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系统时钟硬件与LINUX时间表示二 之 Linux内核对RTC的编程
来源: ChinaUnix博客  日期: 2010.01.29 08:55 (共有条评论) 我要评论
 
系统时钟硬件与LINUX时间表示 之 Linux内核对RTC的编程

2、 Linux内核对RTC的编程
MC146818 RTC芯片(或其他兼容芯片,如DS12887)可以在IRQ8上产生周期性的中断,中断的频率在2HZ~8192HZ之间。与MC146818 RTC对应的设备驱动程序实现在include/linux/rtc.h和drivers/char/rtc.c文件中,对应的设备文件是/dev/rtc(major=10,minor=135,只读字符设备)。因此用户进程可以通过对她进行编程以使得当RTC到达某个特定的时间值时激活IRQ8线,从而将RTC当作一个闹钟来用。
而Linux内核对RTC的唯一用途就是把RTC用作“离线”或“后台”的时间与日期维护器。当Linux内核启动时,它从RTC中读取时间与日期的基准值。然后再运行期间内核就完全抛开RTC,从而以软件的形式维护系统的当前时间与日期,并在需要时将时间回写到RTC芯片中。
Linux在include/linux/mc146818rtc.h和include/asm-i386/mc146818rtc.h头文件中分别定义了mc146818 RTC芯片各寄存器的含义以及RTC芯片在i386平台上的I/O端口操作。而通用的RTC接口则声明在include/linux/rtc.h头文件中。
2.1 RTC芯片的I/O端口操作
Linux在include/asm-i386/mc146818rtc.h头文件中定义了RTC芯片的I/O端口操作。端口0x70被称为“RTC端口0”,端口0x71被称为“RTC端口1”,如下所示:
#ifndef RTC_PORT
#define RTC_PORT(x) (0x70 + (x))
#define RTC_ALWAYS_BCD 1 /* RTC operates in binary mode */
#endif
显然,RTC_PORT(0)就是指端口0x70,RTC_PORT(1)就是指I/O端口0x71。
端口0x70被用作RTC芯片内部寄存器的地址索引端口,而端口0x71则被用作RTC芯片内部寄存器的数据端口。再读写一个RTC寄存器之前,必须先把该寄存器在RTC芯片内部的地址索引值写到端口0x70中。根据这一点,读写一个RTC寄存器的宏定义CMOS_READ()和CMOS_WRITE()如下:
#define CMOS_READ(addr) ({ \
outb_p((addr),RTC_PORT(0)); \
inb_p(RTC_PORT(1)); \
})
#define CMOS_WRITE(val, addr) ({ \
outb_p((addr),RTC_PORT(0)); \
outb_p((val),RTC_PORT(1)); \
})
#define RTC_IRQ 8
在上述宏定义中,参数addr是RTC寄存器在芯片内部的地址值,取值范围是0x00~0x3F,参数val是待写入寄存器的值。宏RTC_IRQ是指RTC芯片所连接的中断请求输入线号,通常是8。
2.2 对RTC寄存器的定义
Linux在include/linux/mc146818rtc.h这个头文件中定义了RTC各寄存器的含义。
(1)寄存器内部地址索引的定义
Linux内核仅使用RTC芯片的时间与日期寄存器组和控制寄存器组,地址为0x00~0x09之间的10个时间与日期寄存器的定义如下:
#define RTC_SECONDS 0
#define RTC_SECONDS_ALARM 1
#define RTC_MINUTES 2
#define RTC_MINUTES_ALARM 3
#define RTC_HOURS 4
#define RTC_HOURS_ALARM 5
/* RTC_*_alarm is always true if 2 MSBs are set */
# define RTC_ALARM_DONT_CARE 0xC0
#define RTC_DAY_OF_WEEK 6
#define RTC_DAY_OF_MONTH 7
#define RTC_MONTH 8
#define RTC_YEAR 9
四个控制寄存器的地址定义如下:
#define RTC_REG_A 10
#define RTC_REG_B 11
#define RTC_REG_C 12
#define RTC_REG_D 13
(2)各控制寄存器的状态位的详细定义
控制寄存器A(0x0A)主要用于选择RTC芯片的工作频率,因此也称为RTC频率选择寄存器。因此Linux用一个宏别名RTC_FREQ_SELECT来表示控制寄存器A,如下:
#define RTC_FREQ_SELECT RTC_REG_A
RTC频率寄存器中的位被分为三组:①bit[7]表示UIP标志;②bit[6:4]用于除法器的频率选择;③bit[3:0]用于速率选择。它们的定义如下:
# define RTC_UIP 0x80
# define RTC_DIV_CTL 0x70
/* Periodic intr. / Square wave rate select. 0=none, 1=32.8kHz,... 15=2Hz */
# define RTC_RATE_SELECT 0x0F
正如7.1.1.1节所介绍的那样,bit[6:4]有5中可能的取值,分别为除法器选择不同的工作频率或用于重置除法器,各种可能的取值如下定义所示:
/* divider control: refclock values 4.194 / 1.049 MHz / 32.768 kHz */
# define RTC_REF_CLCK_4MHZ 0x00
# define RTC_REF_CLCK_1MHZ 0x10
# define RTC_REF_CLCK_32KHZ 0x20
/* 2 values for divider stage reset, others for "testing purposes only" */
# define RTC_DIV_RESET1 0x60
# define RTC_DIV_RESET2 0x70
寄存器B中的各位用于使能/禁止RTC的各种特性,因此控制寄存器B(0x0B)也称为“控制寄存器”,Linux用宏别名RTC_CONTROL来表示控制寄存器B,它与其中的各标志位的定义如下所示:
#define RTC_CONTROL RTC_REG_B
# define RTC_SET 0x80 /* disable updates for clock setting */
# define RTC_PIE 0x40 /* periodic interrupt enable */
# define RTC_AIE 0x20 /* alarm interrupt enable */
# define RTC_UIE 0x10 /* update-finished interrupt enable */
# define RTC_SQWE 0x08 /* enable square-wave output */
# define RTC_DM_BINARY 0x04 /* all time/date values are BCD if clear */
# define RTC_24H 0x02 /* 24 hour mode - else hours bit 7 means pm */
# define RTC_DST_EN 0x01 /* auto switch DST - works f. USA only */
寄存器C是RTC芯片的中断请求状态寄存器,Linux用宏别名RTC_INTR_FLAGS来表示寄存器C,它与其中的各标志位的定义如下所示:
#define RTC_INTR_FLAGS RTC_REG_C
/* caution - cleared by read */
# define RTC_IRQF 0x80 /* any of the following 3 is active */
# define RTC_PF 0x40
# define RTC_AF 0x20
# define RTC_UF 0x10
寄存器D仅定义了其最高位bit[7],以表示RTC芯片是否有效。因此寄存器D也称为RTC的有效寄存器。Linux用宏别名RTC_VALID来表示寄存器D,如下:
#define RTC_VALID RTC_REG_D
# define RTC_VRT 0x80 /* valid RAM and time */
(3)二进制格式与BCD格式的相互转换
由于时间与日期寄存器中的值可能以BCD格式存储,也可能以二进制格式存储,因此需要定义二进制格式与BCD格式之间的相互转换宏,以方便编程。如下:
#ifndef BCD_TO_BIN
#define BCD_TO_BIN(val) ((val)=((val)&15) + ((val)>>4)*10)
#endif
#ifndef BIN_TO_BCD
#define BIN_TO_BCD(val) ((val)=(((val)/10)= (int) (mon -= 2)) { /* 1..12 -> 11,12,1..10 */
mon += 12; /* Puts Feb last since it has leap day */
year -= 1;
}
return (((
(unsigned long) (year/4 - year/100 + year/400 + 367*mon/12 + day) +
year*365 - 719499
)*24 + hour /* now have hours */
)*60 + min /* now have minutes */
)*60 + sec; /* finally seconds */
}
(3)set_rtc_mmss()函数
该函数用来更新RTC中的时间,它仅有一个参数nowtime,是以秒数表示的当前时间,其源码如下:
static int set_rtc_mmss(unsigned long nowtime)
{
int retval = 0;
int real_seconds, real_minutes, cmos_minutes;
unsigned char save_control, save_freq_select;
/* gets recalled with irq locally disabled */
spin_lock(&rtc_lock);
save_control = CMOS_READ(RTC_CONTROL); /* tell the clock it's being set */
CMOS_WRITE((save_control|RTC_SET), RTC_CONTROL);
save_freq_select = CMOS_READ(RTC_FREQ_SELECT); /* stop and reset prescaler */
CMOS_WRITE((save_freq_select|RTC_DIV_RESET2), RTC_FREQ_SELECT);
cmos_minutes = CMOS_READ(RTC_MINUTES);
if (!(save_control & RTC_DM_BINARY) || RTC_ALWAYS_BCD)
BCD_TO_BIN(cmos_minutes);
/*
* since we're only adjusting minutes and seconds,
* don't interfere with hour overflow. This avoids
* messing with unknown time zones but requires your
* RTC not to be off by more than 15 minutes
*/
real_seconds = nowtime % 60;
real_minutes = nowtime / 60;
if (((abs(real_minutes - cmos_minutes) + 15)/30) & 1)
real_minutes += 30; /* correct for half hour time zone */
real_minutes %= 60;
if (abs(real_minutes - cmos_minutes)


本文来自ChinaUnix博客,如果查看原文请点:http://blog.chinaunix.net/u3/102367/showart_2163712.html
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