学号：19021211263
linux中的rtc驱动位于
drivers/rtc下,里面包含了许多开发平台的RTC驱动，我们这里是以S3C24xx为主,所以它的RTC驱动为rtc-s3c.c
1、入口函数s3c_rtc_init分析
进入./drivers/rtc/rtc-s3c.c，找到入口函数，如下所示：
static struct platform_driver s3c2410_rtcdrv = {
.probe = s3c_rtc_probe,//.probe函数
.remove = s3c_rtc_remove,
.suspend = s3c_rtc_suspend,
.resume = s3c_rtc_resume,
.driver = {
.name = "s3c2410-rtc",
.owner = THIS_MODULE,
},
};
static char __initdata banner[] = "S3C24XX RTC, (c) 2004,2006 Simtec Electronics\n";
static int __init s3c_rtc_init(void)
{
printk(banner);
return platform_driver_register(&s3c2410_rtcdrv);
}
module_init(s3c_rtc_init);
这里注册了一个“s3c2410-rtc”名称的平台设备驱动
而“s3c2410-rtc”的平台设备,在./arch/arm/plat-s3c24xx/devs.c里定义了,只不过这里没有注册,如下所示:
/* RTC */
static struct resource s3c_rtc_resource[] = {
[0] = {
.start = S3C24XX_PA_RTC,//RTC寄存器地址
.end = S3C24XX_PA_RTC + 0xff,
.flags = IORESOURCE_MEM,//内存资源
},
[1] = {
.start = IRQ_RTC,//RTC闹钟中断
.end = IRQ_RTC,
.flags = IORESOURCE_IRQ,//IRQ资源
},
[2] = {
.start = IRQ_TICK,//RTC时钟节拍中断
.end = IRQ_TICK,
.flags = IORESOURCE_IRQ//IRQ资源
}
};
struct platform_device s3c_device_rtc = {
.name = "s3c2410-rtc",
.id = -1,
.num_resources = ARRAY_SIZE(s3c_rtc_resource),
.resource = s3c_rtc_resource,
};
EXPORT_SYMBOL(s3c_device_rtc);
当内核匹配到有与它名称同名的平台设备,就会调用.probe函数,接下来我们便进入s3c2410_rtcdrv->probe函数（即s3c_rtc_probe函数）中看看,做了什么:
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,里面就是保存如何操作这个rtc设备的函数,比如读写RTC时间,读写闹钟时间等,注册后,会保存在rtc_device->ops里。
rtc_device_register()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。
再从Class.c中的初始化函数看：
先进入rtc_init()在创建了相关的类之后会调用rtc_dev_init()，在rtc_dev_init()中会通过alloc_chrdev_region()函数来注册字符设备：
err = alloc_chrdev_region(&rtc_devt, 0, RTC_DEV_MAX, "rtc");// RTC_DEV_MAX=16,表示只注册0~15个次设备号,设备编号保存在rtc_devt中
2、rtc_device_register()函数分析
Class.c中的alloc_chrdev_region()函数和./arch/arm/plat-s3c24xx/devs.c中通过rtc_device_register()函数注册RTC设备,会有什么关系？
接下来便来看rtc_device_register(),代码如下:
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)主要做了以下两件事(位于./drivers/rtc/rtc-dev.c)：
-
rtc_dev_prepare(rtc)中：
cdev_init(&rtc->char_dev, &rtc_dev_fops);//绑定file_operations -
rtc_dev_add_device(rtc)中：
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
显然这里就是利用新方法注册字符设备
.probe函数总结
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 通过rtc_device_register函数，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，通过cdev_init函数将该字符设备的操作结构体设为：struct file_operations rtc_dev_fops
3、file_operations结构体分析
综上所述，rtc->char_dev字符设备中绑定的file_operations结构体rtc_dev_fops为：
static const struct file_operations rtc_dev_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.llseek = no_llseek,
.read = rtc_dev_read,
.poll = rtc_dev_poll,
.ioctl = rtc_dev_ioctl,
.open = rtc_dev_open,
.release = rtc_dev_release,
.fasync = rtc_dev_fasync,
};
3.1、open函数
当应用层open(”/dev/rtcXX”)时,就会调用rtc_dev_fops->rtc_dev_open(),我们来看看如何open的:
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结构体
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;
}
container_of：
#define container_of(ptr, type, member) ({ \ const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr); \ (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );}) //ptr：返回的type类型的结构体首地址 //type：该结构体类型 //member：结构体中的某一个成员通过一个结构变量中一个成员的地址member找到这个结构体变量的首地址ptr。
显然最终还是调用rtc_device下的s3c_rtcops->open函数：
static const struct rtc_class_ops s3c_rtcops = {
.open = s3c_rtc_open,
.release = s3c_rtc_release,
.ioctl = s3c_rtc_ioctl,
.read_time = s3c_rtc_gettime,
.set_time = s3c_rtc_settime,
.read_alarm = s3c_rtc_getalarm,
.set_alarm = s3c_rtc_setalarm,
.proc = s3c_rtc_proc,
};
即s3c_rtc_open()函数，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;
}
3.2、ioctl函数
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
err = rtc_read_time(rtc, &tm);
... ...
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
... ...
}
这里我们假设是读RTC时间，即会进入rtc_read_time函数：
int rtc_read_time(struct rtc_device *rtc, struct rtc_time *tm)
{
int err;
err = mutex_lock_interruptible(&rtc->ops_lock);
if (err)
return -EBUSY;
if (!rtc->ops)
err = -ENODEV;
else if (!rtc->ops->read_time)
err = -EINVAL;
else {
memset(tm, 0, sizeof(struct rtc_time));
err = rtc->ops->read_time(rtc->dev.parent, tm);//最终调用该函数
}
mutex_unlock(&rtc->ops_lock);
return err;
}
从上面可以看出，rtc->ops->read_time即为rtc_device结构体下的ops成员s3c_rtcops下的read_time函数，即s3c_rtc_getalarm函数
调用了半天，最终还是调用s3c_rtcops下的成员函数
继续分析s3c_rtc_getalarm函数，看看如何读出时间：
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_rtc_gettime函数下（即s3c_rtcops-> set_time()函数）,也是向相关寄存器写入RTC时间
总结
- 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
4、修改内核
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
4.1进入arch/arm/plat-s3c24xx/Common-smdk.c
如下所示,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
static struct platform_device __initdata *smdk_devs[] = {
&s3c_device_nand,
&smdk_led4,
&smdk_led5,
&smdk_led6,
&smdk_led7,
&s3c_device_rtc,//加入这一行
#if defined(CONFIG_DM9000) || defined(CONFIG_DM9000_MODULE)
&s3c_device_dm9k,
#endif
#ifdef CONFIG_SERIAL_EXTEND_S3C24xx
&s3c_device_8250,
#endif
#ifdef CONFIG_TOUCHSCREEN_S3C2410
&s3c_device_ts,
#endif
};
然后将Common-smdk.c代替虚拟机的内核目录下的Common-smdk.c,重新make uImage编译内核即可
5、测试运行
启动后,如下所示, 使用ls /dev/rtc*,就找到了rtc0这个字符设备
# ls /dev/rtc*
/dev/rtc0
#
5.1、设置RTC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)
所以有两个不同的命令: date命令、hwclock命令
5.2、date命令
输入date查看系统时钟:
# date
wed Nov 3 14:50:24 UTC 2021
如果觉得不方便也可以指定格式显示日期，需要在字符串前面加”+”
如下所示,输入了 date "+ %Y/%m/%d %H:%M:%S"
# date
wed Nov 3 14:54:30 UTC 2021
#
#
# data "+ %Y/%m/%d %H:%M:%S"
2021/11/03 14:54:33
- %M:表示秒
- %m:表示月
- %Y:表示年,当只需要最后两位数字,输入%y即可
date命令设置时间格式如下:
date 月日时分年.秒
如下所示,输入date 111515292017.20，即可设置好系统时钟
# date 111515292017.20
wed Nov 15 15:29:20 UTC 2017
#
5.3、hwclock命令
常用参数如下所示
- -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 ）
如下所示,使用hwclock -w，即可同步硬件时钟
# hwclock -r
Wed Nov 3 15:20:46 2021 0.000000 seconds 未同步之前的时间
# hwclock -w
# hwclock -r
Wed Nov 15 15:30:06 2017 0.000000 seconds 同步后的时间
#
然后重启后,使用date命令,看到时间正常
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