参考资料：韦东山第二期经典视频教程
开发环境：JZ2440V3开发板+Linux3.4.2内核+gcc4.3.2

1、rtc内核驱动分析

linux内核中的rtc驱动位于drivers/rtc下，里面有许多开发平台的RTC驱动，我们这里是以S3C24xx为主,所以它的RTC驱动为rtc-s3c.c

1.1 ./drivers/rtc/rtc-s3c.c

• 首先进入入口函数，里面注册了一个s3c2410-rtc的平台设备驱动，当内核匹配到s3c2410-rtc平台设备,就会调用.probe函数s3c_rtc+probe：

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• 而s3c2410-rtc这个平台设备是在arch/arm/plat-s3c24xx/dev.c里定义的，但此时它仅仅是定义了，还没有注册到内核中，所以内核还看不到它：

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• 接下来进入s3c2410_rtcdrv->probe函数中，看它的作用是什么：

static int s3c_rtc_probe(struct platform_device *pdev)
{
struct rtc_device *rtc;           //rtc设备结构体
struct resource *res;
int ret;

s3c_rtc_tickno = platform_get_irq(pdev, 1);     　　　　　//获取IRQ_TICK节拍中断资源
s3c_rtc_alarmno = platform_get_irq(pdev, 0);  　　　　　　//获取IRQ_RTC闹钟中断资源
res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);   //获取内存资源

s3c_rtc_mem = request_mem_region(res->start,res->end-res->start+1,pdev->name);//申请内存资源

s3c_rtc_base = ioremap(res->start, res->end - res->start + 1);     //对内存进行重映射


s3c_rtc_enable(pdev, 1);     　　　　 //设置硬件相关设置,使能RTC寄存器

s3c_rtc_setfreq(s3c_rtc_freq);      //设置TICONT寄存器，使能节拍中断,设置节拍计数值

/*1.注册RTC设备*/
rtc = rtc_device_register("s3c", &pdev->dev, &s3c_rtcops,THIS_MODULE);  
rtc->max_user_freq = 128;
platform_set_drvdata(pdev, rtc);
      return 0;
}

显然probe最终会调用rtc_device_register()函数来向内核注册rtc_device设备。注册成功会返回一个已注册好的rtc_device。

而s3c_rtcops是一个rtc_class_ops结构体，里面保存了如何操作这个rtc设备的函数，比如读写RTC时间、读写闹钟时间等。注册成功后，会保存在rtc_device->ops里

该函数在drivers/rtc/Class.c文件内被定义，Class.c文件主要定义了RTC子系统。

而内核初始化，便会进入Class.c，通过执行rtc_init()->rtc_dev_init()来注册字符设备：err = alloc_chrdev_region(&rtc_devt, 0, RTC_DEV_MAX, "rtc");

• rtc_device_register()

struct rtc_device *rtc_device_register(const char *name, struct device *dev,const struct rtc_class_ops *ops,struct module *owner)
{
       struct rtc_device *rtc;    //定义一个rtc_device结构体
       ... ...
       rtc = kzalloc(sizeof(struct rtc_device), GFP_KERNEL);  //分配rtc_device结构体为全局变量

 
       /*设置rtc_device*/
　　　　rtc->id = id;
       rtc->ops = ops;            //将s3c_rtcops保存在rtc_device->ops里
       rtc->owner = owner;
       rtc->max_user_freq = 64;
       rtc->dev.parent = dev;
       rtc->dev.class = rtc_class;
       rtc->dev.release = rtc_device_release;
       ... ...

       rtc_dev_prepare(rtc);                   //1.做提前准备,初始化cdev结构体
       ... ...
       rtc_dev_add_device(rtc);               //2.在/dev下创建rtc相关文件,将cdev添加到系统中

       rtc_sysfs_add_device(rtc);             //在/sysfs下创建rtc相关文件
       rtc_proc_add_device(rtc);             //在/proc下创建rtc相关文件
       ... ...
　　　　return rtc;
}

上面的rtc_dev_prepare(rtc)和rtc_dev_add_device(rtc)主要做了以下两个事情（位于./drivers/rtc/rtc-dev.c）：

cdev_init(&rtc->char_dev, &rtc_dev_fops);          //绑定file_operations  

cdev_add(&rtc->char_dev, rtc->dev.devt, 1);　　　　//注册rtc->char_dev字符设备,添加一个从设备到系统中

此处，和注册字符设备驱动的流程相似。

• 小结：所以“s3c2410-rtc”平台设备驱动的.probe主要做了以下几件事：
  • 1.设置RTC相关寄存器
  • 2.分配rtc_device结构体
  • 3.设置rtc_device结构体
    • -> 3.1 将struct rtc_class_ops s3c_rtcops放入rtc_device->ops,实现对RTC读写时间等操作
  • 4 注册rtc->char_dev字符设备,且该字符设备的操作结构体为: struct file_operations rtc_dev_fops

1.2 rtc_dev_fops

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• 当我们应用层open(”/dev/rtcXX”)时,就会调用rtc_dev_fops-> rtc_dev_open()：

static int rtc_dev_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
   struct rtc_device *rtc = container_of(inode->i_cdev,struct rtc_device, char_dev);//获取对应的rtc_device
   const struct rtc_class_ops *ops = rtc->ops;            　　　　　　　　　　　　　　  //最终等于s3c_rtcops

   file->private_data = rtc;                     //设置file结构体的私有成员等于rtc_device,再次执行ioctl等函数时,直接就可以提取file->private_data即可

   err = ops->open ? ops->open(rtc->dev.parent) : 0;  //调用s3c_rtcops->open

   mutex_unlock(&rtc->char_lock);
   return err;
}

显然最终还是调用rtc_device下的s3c_rtcops->open：

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而s3c_rtc_open()函数里主要是申请了两个中断，一个闹钟中断，一个计时中断:

static int s3c_rtc_open(struct device *dev)
{     
 struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev);　　　　
 struct rtc_device *rtc_dev = platform_get_drvdata(pdev);      
 int ret;

 ret = request_irq(s3c_rtc_alarmno, s3c_rtc_alarmirq,IRQF_DISABLED,  "s3c2410-rtc alarm", rtc_dev);        //申请闹钟中断                      
              if (ret) {
              dev_err(dev, "IRQ%d error %d\n", s3c_rtc_alarmno, ret);
              return ret;
       }

 

 ret = request_irq(s3c_rtc_tickno, s3c_rtc_tickirq,IRQF_DISABLED,  "s3c2410-rtc tick", rtc_dev);//申请计时中断   
       if (ret) {
              dev_err(dev, "IRQ%d error %d\n", s3c_rtc_tickno, ret);
              goto tick_err;
       }

       return ret;

 tick_err:
       free_irq(s3c_rtc_alarmno, rtc_dev);
       return ret;
}

• 当我们应用层open后,使用 ioctl(int fd, unsigned long cmd, ...)时,就会调用rtc_dev_fops-> rtc_dev_ioctl ():

static int rtc_dev_ioctl(struct inode *inode, struct file *file,unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
struct rtc_device *rtc = file->private_data;  //提取rtc_device
 void __user *uarg = (void __user *) arg;
  ... ...

 switch (cmd) {
       case RTC_EPOCH_SET:
       case RTC_SET_TIME:      //设置时间
              if (!capable(CAP_SYS_TIME))
                     return -EACCES;
              break;
       case RTC_IRQP_SET:   //改变中断触发速度
       ... ...}
       ... ...
       switch (cmd) {
       case RTC_ALM_READ:    //读闹钟时间
              err = rtc_read_alarm(rtc, &alarm);              //调用s3c_rtcops-> read_alarm
              if (err < 0)
                     return err;

              if (copy_to_user(uarg, &alarm.time, sizeof(tm)))  //长传时间数据
                     return -EFAULT;
                     break;

       case RTC_ALM_SET:              //设置闹钟时间 , 调用s3c_rtcops-> set_alarm
              ... ...

       case RTC_RD_TIME:              //读RTC时间, 调用s3c_rtcops-> read_alarm
              ... ...

       case RTC_SET_TIME:      //写RTC时间,调用s3c_rtcops-> set_time
              ... ...

       case RTC_IRQP_SET:      //改变中断触发频率,调用s3c_rtcops-> irq_set_freq
              ... ...

}

最终还是调用s3c_rtcops下的成员函数,我们以s3c_rtcops-> read_alarm()函数为例,看看如何读出时间的：

static int s3c_rtc_gettime(struct device *dev, struct rtc_time *rtc_tm)
{
       unsigned int have_retried = 0;
       void __iomem *base = s3c_rtc_base;    //获取RTC相关寄存器基地址
retry_get_time:

       /*获取年,月,日,时,分,秒寄存器*/
       rtc_tm->tm_min  = readb(base + S3C2410_RTCMIN);     
       rtc_tm->tm_hour = readb(base + S3C2410_RTCHOUR);
       rtc_tm->tm_mday = readb(base + S3C2410_RTCDATE);
       rtc_tm->tm_mon  = readb(base + S3C2410_RTCMON);
       rtc_tm->tm_year = readb(base + S3C2410_RTCYEAR);
       rtc_tm->tm_sec  = readb(base + S3C2410_RTCSEC);

      
       /*  判断秒寄存器中是0，则表示过去了一分钟，那么小时，天，月，等寄存器中的值都可能已经变化，需要重新读取这些寄存器的值*/
if (rtc_tm->tm_sec == 0 && !have_retried) {
              have_retried = 1;
              goto retry_get_time;
       }

       /*将获取的寄存器值,转换为真正的时间数据*/
       BCD_TO_BIN(rtc_tm->tm_sec);
       BCD_TO_BIN(rtc_tm->tm_min);
       BCD_TO_BIN(rtc_tm->tm_hour);
       BCD_TO_BIN(rtc_tm->tm_mday);
       BCD_TO_BIN(rtc_tm->tm_mon);
       BCD_TO_BIN(rtc_tm->tm_year);

    rtc_tm->tm_year += 100;    //存储器中存放的是从1900年开始的时间，所以加上100 
    rtc_tm->tm_mon -= 1;
    return 0;
}

同样, 在s3c_rtcops-> set_time()函数里,也是向相关寄存器写入RTC时间

所以,总结如下所示:

• rtc_device->char_dev:　 字符设备,与应用层、以及更底层的函数打交道
• rtc_device->ops:　　　　更底层的操作函数,直接操作硬件相关的寄存器,被rtc_device->char_dev调用

2、修改内核，打开rtc设备支持

我们单板上使用ls /dev/rtc*找不到该字符设备, 因为内核里只定义了s3c_device_rtc这个RTC平台设备,没有注册，所以平台驱动没有被匹配上，接下来我们来修改内核里的注册数组：

• 进入arch/arm/plat-s3c24xx/Common-smdk.c，内核版本2.6以后的进入arch/arm/mach-s3c24xx/Common-smdk.c
• 在smdk_devs[]里,添加RTC的平台设备即可（当内核启动时,就会调用该数组,将里面的platform_device统统注册一遍）

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• 重新编译、加载新内核

3、测试

启动后，使用ls /dev/rtc*，如果能看到rtc0这个字符设备，就代表修改成功了

3.1 查看时间

在linux里有两个时钟:

硬件时钟(2440里寄存器的时钟)、系统时钟(内核中的时钟)

所以对应有两个不同的命令: date命令、hwclock命令

输入date命令，就可以查看系统时钟：

# date
Wed Nov 3 12:23:20  UTC 2021

也可以指定格式显示日期， date "+ %Y/%m/%d %H:%M:%S"

# date "+ %Y/%m/%d %H:%M:%S"
2021/11/03  12:23:20

3.2 设置时间

命令格式：date 月日时分年.秒

# date 081512302021.30
Sun Aug 15 12:30:30 UTC 2021

3.3 同步到硬件时间

命令：hwclock

参数：

         -r, --show      读取并打印硬件时钟（read hardware clock and print result ）
                 -s, --hctosys   将硬件时钟同步到系统时钟（set the system time from the hardware clock ）
                 -w, --systohc   将系统时钟同步到硬件时钟（set the hardware clock to the current system time ）

#　hwclock -r 
Wed Nov 3 12:23:20   2021 0.000000 seconds  //同步前的时间
#
# date 081512302021.30
Sun Aug 15 12:30:30 UTC 2021        //系统当前时间
#
# hwclock -w                        //同步到硬件时间
#
#　hwclock -r
Sun Aug 15 12:30:33  2021 0.000000 seconds  //已经和系统时间同步的硬件时间