Linux内核编程（二十）RTC子系统一驱动rx8010

一、基础知识点

1.什么是RTC？

   RTC，即实时时钟（Real-Time Clock），是一种用于保持精确时间的电子时钟模块。它能够提供当前的秒、分、时、日、月和年信息，并且通常具有独立的电池供电功能。这意味着即使设备断电，RTC模块也可以继续记录时间，确保系统在重新启动时获得正确的时间数据。
   RTC模块广泛应用于电子时钟、计算机、移动设备、家用电器等场景。例如，在计算机系统中，RTC能够保证系统时间在断电状态下不会丢失；在电子门禁和安防系统中，RTC可实现基于时间的事件控制和记录。这种可靠性使得RTC在生活和工业中均成为不可或缺的组件。

2. RTC方案

（1）内部RTC

（2）外部RTC

3. 电路原理图

分析：
（1）RTC供电路径
当3.3V主电源存在时，RTC芯片通过路径1和路径2同时获得供电，主要是3.3V供电。
当3.3V断电后，RTC芯片通过路径2由电池（CR1220）供电。路径2是备用电池供电路径。

（2）二极管的选择
补充：什么是电流泄露？
   电流泄漏是指电流在不应该流过的路径上产生的微小电流。在二极管中，当二极管在反向偏置的情况下（即反向电压加在二极管上）也会有极小的电流通过，这种电流称为反向泄漏电流。虽然这个电流一般很小，但在低功耗设计中，泄漏电流会逐渐消耗电池电量，影响系统的待机寿命。
   为了减少电流损耗和提高电源切换效率，路径1的二极管应具有较低的正向压降（VF）和低泄漏电流（通常使用肖特基二极管，因为它们的正向压降低且泄漏电流小）。这样可以确保在3.3V断电时，电池供电能顺利切换到RTC芯片，并且尽量减少3.3V电源供电时的电流泄漏，从而延长电池寿命。

（3）Vcc_RTC=BAT1-D3
   RTC芯片的Vcc端电压为BAT1（电池电压）减去二极管D3的正向导通电压。因此，选用导通电压较小的二极管能够使RTC芯片在电池供电状态下获得较高的电压，使其正常工作。RTC芯片要求电源电压为 1.6v到5.5v。

二、RTC芯片（RX8010）移植

1. 配置设备树（device部分）
   这里rx8010芯片使用iic与主控通信，具体挂载到那个iic控制器上可以自行定义（如果原理图已经设计好，就按原理图上来）。

&i2c5 {
    status = "okay";
    rx8010: rx8010@32 {
        compatible = "epson,rx8010";
        reg = <0x32>;
        status = "okay";
        #clock-cells = <0>;
    };
};

2. 图形化配置driver部分
   在源码目录下使用export ARCH=arm64，再使用make menuconfig打开图形配置界面。具体分为下面两种情况。
   （1）源码中有rx8010的驱动程序。
   Device Drivers —>
      [★]Real Time Clock —>
         [★] Epson RX8010SJ
         [ ] Rockchip RK805/RK808/RK809/RK816/RK817/RK818 RTC
   （2）源码中没有rx8010的驱动程序。
      需要问厂家要一下源码，然后自己写一个kconfig和Makefile文件，来配置图形界面就行。配置教程。

三、关于时间的一些命令

   在 Linux 系统中，存在两个时间：系统时间 和 RTC 时间（硬件时钟时间）。这个双时间架构允许系统在断电情况下仍能保持准确的时间，并且在某些特殊用途场景（如嵌入式系统或实时应用）中，可以独立管理 RTC 时间和系统时间。

1. data命令（查看系统时间）
      系统时间是由内核维护的时间，它通常从 RTC 获取初始值，并在系统运行期间由操作系统维护和更新。系统时间会随着操作系统的运行而不断更新，即使系统时间偏离了 RTC 时间。

date        //查看系统时间
date -s "YYYY-MM-DD HH:MM:SS"  // 设置系统时间
date -u       //将系统时间以UTC标准显示

2. hwclock命令（查看硬件时间）
      RTC 是系统主板上一个独立的实时时钟模块，通常带有电池，因此即使系统断电或重启也能保持时间。它是系统启动时的时间源，系统启动时会从 RTC 读取时间，并将其复制到系统时间。

hwclock          //查看 RTC 时间
hwclock -w       //将系统时间写入 RTC 时间
hwclock -s       //将 RTC 时间同步到系统时间

我们通过上面的学习了解到系统在启动时获取RTC时间，并将其设置为系统时间，那为什么我们使用命令查看时，两个时间不一致呢？
   答：这是因为时间标准不一样，UTC（协调世界时）是全球公认的时间标准，CST（中国标准时间），即北京时间，是东八区时间，相当于 UTC+8。使用上面的命令一个获取的是北京时间，一个是UTC时间。

四、应用层使用

1. 使用RTC驱动

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/rtc.h>
#include <time.h>
#include <errno.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
    int fd;
    int ret;
    struct rtc_time tm;

    fd = open("/dev/rtc0", O_RDONLY);  //硬件上只有一个，常用的就是rtc0节点
    if (fd < 0) {
        perror("open error");
        return -1;
    }

    ret = ioctl(fd, RTC_RD_TIME, &tm);
    if (ret < 0) {
        perror("RTC_RD_TIME error");
        close(fd);
        return -1;
    }

    printf("RTC time is %d-%02d-%02d, %02d:%02d:%02d\n",
           tm.tm_year + 1900, tm.tm_mon + 1, tm.tm_mday,
           tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);

    close(fd);
    return 0;
}

2. 使用time.h库（额外知识点）

#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>

/*
struct tm {
			 int tm_sec;	//Seconds (0-60) 
			 int tm_min;	//Minutes (0-59) 
			 int tm_hour;	// Hours (0-23) 
			 int tm_mday;	// Day of the month (1-31) 
			 int tm_mon;	// Month (0-11) 
			 int tm_year;	// Year - 1900 
			 int tm_wday;	// Day of the week (0-6, Sunday = 0) 
			 int tm_yday;	// Day in the year (0-365, 1 Jan = 0) 
			 int tm_isdst;	// Daylight saving time 
		 };
*/
int main(int argc,char **argv)
{
	time_t tim;
    struct tm *p;
	while(1)
	{
	    tim=time(NULL);//获取时间戳 获取1900-1-1到现在的总秒数
		p=localtime(&tim); //将秒数转换
		
		printf("%4d-%d-%d %d:%d:%d\r\n",
		p->tm_year+1900,
		p->tm_mon+1,
		p->tm_mday,
		p->tm_hour,
		p->tm_min,
		p->tm_sec);
	   sleep(1);  //延迟1s
   }
}