Linux RTC 从入门到精通教程

Linux RTC 从入门到精通教程

一、RTC 基础概念

1.1 什么是 RTC？

RTC（Real-Time Clock）是实时时钟，是计算机系统中的一个独立时钟电路，即使在系统断电的情况下也能继续计时。

1.2 为什么需要 RTC？

• 保持准确时间
• 系统断电后继续计时
• 提供定时唤醒功能
• 支持系统时间同步

二、基础操作

2.1 查看系统时间

# 查看系统时间
date

# 查看硬件时钟
hwclock --show

2.2 时间同步操作

# 系统时间同步到硬件时钟
hwclock --systohc

# 硬件时钟同步到系统时间
hwclock --hctosys

三、初级编程示例

3.1 读取 RTC 时间

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

int main() {
    int fd;
    struct rtc_time rtc_tm;
    
    // 打开RTC设备
    fd = open("/dev/rtc0", O_RDONLY);
    if (fd == -1) {
        perror("打开RTC设备失败");
        return -1;
    }
    
    // 读取RTC时间
    if (ioctl(fd, RTC_RD_TIME, &rtc_tm) == -1) {
        perror("读取RTC时间失败");
        close(fd);
        return -1;
    }
    
    // 打印时间
    printf("当前时间: %d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d\n",
           rtc_tm.tm_year + 1900,
           rtc_tm.tm_mon + 1,
           rtc_tm.tm_mday,
           rtc_tm.tm_hour,
           rtc_tm.tm_min,
           rtc_tm.tm_sec);
    
    close(fd);
    return 0;
}

四、中级应用

4.1 设置 RTC 时间

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

int main() {
    int fd;
    struct rtc_time rtc_tm;
    time_t current_time;
    struct tm *time_info;
    
    // 获取当前系统时间
    time(&current_time);
    time_info = localtime(&current_time);
    
    // 设置RTC时间结构体
    rtc_tm.tm_year = time_info->tm_year;
    rtc_tm.tm_mon = time_info->tm_mon;
    rtc_tm.tm_mday = time_info->tm_mday;
    rtc_tm.tm_hour = time_info->tm_hour;
    rtc_tm.tm_min = time_info->tm_min;
    rtc_tm.tm_sec = time_info->tm_sec;
    
    fd = open("/dev/rtc0", O_RDWR);
    if (fd == -1) {
        perror("打开RTC设备失败");
        return -1;
    }
    
    // 设置RTC时间
    if (ioctl(fd, RTC_SET_TIME, &rtc_tm) == -1) {
        perror("设置RTC时间失败");
        close(fd);
        return -1;
    }
    
    printf("RTC时间设置成功\n");
    close(fd);
    return 0;
}

4.2 简单闹钟功能

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

int main() {
    int fd;
    struct rtc_time alarm_tm;
    unsigned long data;
    
    fd = open("/dev/rtc0", O_RDWR);
    if (fd == -1) {
        perror("打开RTC设备失败");
        return -1;
    }
    
    // 设置闹钟时间（5秒后）
    if (ioctl(fd, RTC_RD_TIME, &alarm_tm) == -1) {
        perror("读取当前时间失败");
        close(fd);
        return -1;
    }
    
    alarm_tm.tm_sec += 5;  // 5秒后
    if (alarm_tm.tm_sec >= 60) {
        alarm_tm.tm_sec -= 60;
        alarm_tm.tm_min++;
    }
    
    // 设置闹钟
    if (ioctl(fd, RTC_ALM_SET, &alarm_tm) == -1) {
        perror("设置闹钟失败");
        close(fd);
        return -1;
    }
    
    // 启用闹钟中断
    if (ioctl(fd, RTC_AIE_ON, 0) == -1) {
        perror("启用闹钟中断失败");
        close(fd);
        return -1;
    }
    
    printf("等待闹钟触发...\n");
    read(fd, &data, sizeof(unsigned long));
    printf("闹钟触发！\n");
    
    close(fd);
    return 0;
}

五、高级特性

5.1 周期性中断

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

int main() {
    int fd;
    unsigned long data;
    int retval;
    
    fd = open("/dev/rtc0", O_RDONLY);
    if (fd == -1) {
        perror("打开RTC设备失败");
        return -1;
    }
    
    // 设置中断频率（2Hz）
    retval = ioctl(fd, RTC_IRQP_SET, 2);
    if (retval == -1) {
        perror("设置中断频率失败");
        close(fd);
        return -1;
    }
    
    // 启用周期性中断
    retval = ioctl(fd, RTC_PIE_ON, 0);
    if (retval == -1) {
        perror("启用周期性中断失败");
        close(fd);
        return -1;
    }
    
    printf("开始接收周期性中断...\n");
    for (int i = 0; i < 10; i++) {  // 接收10次中断
        read(fd, &data, sizeof(unsigned long));
        printf("收到中断 #%d\n", i + 1);
    }
    
    // 关闭中断
    ioctl(fd, RTC_PIE_OFF, 0);
    close(fd);
    return 0;
}

六、实际应用场景

6.1 系统时间同步

• NTP 服务集成
• 定期校准
• 时区处理

6.2 低功耗应用

• 系统休眠唤醒
• 定时开关机
• 电源管理

6.3 数据记录

• 日志时间戳
• 事件计时
• 定时采样

七、调试技巧

7.1 常用调试命令

# 查看RTC状态
cat /proc/driver/rtc

# 查看系统日志
dmesg | grep rtc

# 查看设备信息
ls -l /sys/class/rtc/

7.2 常见问题解决

1. 权限问题

   • 使用 sudo
   • 检查设备权限

2. 时间同步问题

   • 检查时区设置
   • 验证硬件时钟

3. 中断处理

   • 检查中断配置
   • 验证中断频率