linux下实时时钟芯片(RTC)的读写

硬件

由于项目的需要在ARM嵌入式板子上挂上了一颗EPSON的RX8010实时时钟芯片，为数据采集提供可靠的时间。RX8010内置了具有温补的晶振，可以简化设计，而且也不贵，所以就选择了它。其实选择其它使用I2C的芯片在软件上来说问题都不大，只要Linux内置了该芯片的驱动。目前Linux已经支持了绝大多数的RTC芯片了。

电路图如下图所示。其中通过一个BAT54C来完成电池和DC电源供电之间的切换。在设计的第一板中出现了严重的低级错误，那就是没有给I2C总线加上上拉电阻。这个源自于对ARM芯片GPIO的误解，以为内置了上拉电阻。所以导致在调试时作为普通GPIO使用时能够测到有波形输出，而作为I2C使用时没有信号。一度怀疑是不是Linux下的I2C驱动有问题。最后终于想到了上拉电阻的问题，手动焊上两个电阻后果然就好使了。

软件

芯片检测

在linux下，可以查看到I2C接口设备信息：

root@MyBoard:/dev# ls
...
gpiochip0        mmcblk0p2         sequencer           tty3    tty59  vhci
gpiochip1        mmcblk0p3         sequencer2          tty30   tty6   watchdog
i2c-0            mqueue            shm                 tty31   tty60  watchdog0
i2c-1            nbd0              snd                 tty32   tty61  zero
i2c-2            nbd1              spidev0.0           tty33   tty62
i2c-3            nbd10             stderr              tty34   tty63
initctl          nbd11             stdin               tty35   tty7

当挂载了RX8010后，如果确定其在I2C总线上的地址，可以使用I2C工具来侦测：

root@MyBoard:/dev# i2cdetect 0
WARNING! This program can confuse your I2C bus, cause data loss and worse!
I will probe file /dev/i2c-0.
I will probe address range 0x03-0x77.
Continue? [Y/n] y
     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- UU -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --

可以看到挂载在i2c-0上的RX8010的地址为0x32。然后就可以加载RX8010驱动了。

如果侦测不到芯片，一般是硬件有问题，要么是线路有问题，要么是芯片有问题。

驱动挂载

在Linux 4.x.y版本中已经内置了RX8010的驱动，只不过默认是以模块的形式编译的。也就是说，在linux启动时并不会自动加载。如果需要自动，则需要自行编译linux使其随内核一起加载。这样做也比较麻烦，所以干脆就让其在linux启动后手动加载，最后做成一个脚本也一样。

启动系统后，找到模块所在的位置在/lib/modules/4.14.111/kernel/drivers/rtc目录下，名为rtc-rx8010.ko。使用如下命令加载并查看：

root@MyBoard:/lib/modules/4.14.111/kernel/drivers/rtc# insmod rtc-rx8010.ko
root@MyBoard:/lib/modules/4.14.111/kernel/drivers/rtc# lsmod

Module                  Size  Used by
rtc_rx8010             16384  0
nls_ascii              16384  1
8189es               1024000  0
brcmfmac              180224  0
brcmutil               16384  1 brcmfmac
xradio_wlan           110592  0
88XXau               1753088  0
8821cu               1683456  0
g_mass_storage         16384  0

可以看到RX8010的驱动模块已经加载到内核了。暂时不要高兴，现在还并不能使用RX8010，因为并没有在/dev目录下生成对应的设备文件。

还记得的之间侦测RX8010时得到的地址（0x32）吧，我们需要它来创建设备文件。执行如下命令

 echo "rx8010 0x32" > /sys/class/i2c-adapter/i2c-0/new_device

其中rx8010为RX8010驱动注册的名称，不能为其它字符，而0x32则为该芯片在I2C总线上的通信地址。上面的命令将合成的字符串写入new_device，然后内核就会查找到加载的RX8010驱动，将地址传入，再由驱动程序与实际芯片进行通信，如果通信正常则完成设备的注册，生成设备文件/dev/rtc1。

测试

最后测试该芯片是否能够正常工作。首先来读取芯片的时间：

root@MyBoard:~# hwclock -r -f /dev/rtc1
Thu 07 Nov 2013 07:30:04 PM UTC  .008031 seconds

如果能够读到时间，就99%预示着芯片正常工作了。

然后试试时间的写入，首先从网络获取最新时间：

root@MyBoard:~# /etc/init.d/ntp restart
root@MyBoard:~# ntp-wait
root@MyBoard:~# date
Thu Sep  3 09:47:39 UTC 2020

然后写入RX8010后，等一下下再读取：

root@MyBoard:~# hwclock -w -f /dev/rtc1
root@MyBoard:~# hwclock -r -f /dev/rtc1
Thu 03 Sep 2020 09:49:04 AM UTC  .179065 seconds

可见成功的写入了时间，而且时间也正常运行起来了。