Android RTC 自下而上分析

在android中，定时alarm功能是很常用的，现在来分析下怎么实现的，这里将采用自下而上的方式讲解。

arm： cortex-a8
        Board: FS_S5PC100
        Linux: 2.6.29
        Android: 2.1

1、 RTC控制器

1.1 feature

实时时钟（RTC）单元可以通过备用电池供电，因此，即使系统电源关闭，它也可以继续工作。RTC 可以通过STRB/LDRB 指令将8 位BCD 码数据送至CPU。这些BCD 数据包括秒，分，时，日期，星期，月和年。RTC 单元通过一个外部的32.768KHz晶振提供时钟。RTC具有定时报警的功能。RTC 控制器功能说明：

时钟数据采用BCD 编码
        能够对闰年的年月日进行自动处理
        具有告警功能，当系统处于关机状态时，能产生告警中断;
        具有独立的电源输入
        提供毫秒级时钟中断，该中断可用于作为嵌入式操作系统的内核时钟

1.2 register description

(1) RTC 中断挂起寄存器

（2） RTC控制器寄存器

（3）RTC报警使能寄存器

（4） alarm 值寄存器 （SEC/MIN/HOUR/ DATE/DAY/MON/YEAR）

（5）BCD值寄存器（SEC/MIN/HOUR/ DATE/DAY/MON/YEAR）

1.3 如何program?

从上图可以看到RTC有三个功能块，一个是计时器，一个是定时器，一个是“嘀嗒”产生器，后两个都可以产生中断，前者只要配置后，在power-off的情况下也会计时，当然要有后备电池的供电才可能。

1.计时器

计时器只要你配置好BCD寄存器即可，也就是填入当前的时间，年月日，时分秒。星期这些数据即可。当然在填写之前应该先将控制器寄存器使能。

2.定时器

定时器和计时器不同的地方在于，定时器的值寄存器填写的是触发中断的时间，当BCD计时器的值增加到定时器的值时，就会产生一个中断。该中断可以再掉电模式下或者是普通模式。

3.“嘀嗒”产生器

该部分功能是为OS所提供的功能，初始化后就可以，该值可提供给RTOS。

2、 linux driver

上面只是把RTC硬件给过了一遍，现在往上升一级，开始看下linux下是如何driver一个RTC的。假设你的linux kernel source code的主目录名字为LINUX。

先关注一个目录：LINUX/driver/rtc/

在该目录下，有一堆以rtc-为前缀的文件，这些文件都是各种板子上用的rtc底层驱动代码，我们要看的只有3个，rtc-s3c.c ,alarm.c, alarm-dev.c 。

看下第一个，rtc-s3c.c 是三星产的arm芯片所专用的一个rtc驱动，要说专用也不为过，看看编写者就知道了，看看怎么实现：

它用的是平台设备驱动，

static struct platform_driver s3c2410_rtc_driver = {
                .probe = s3c_rtc_probe,
                .remove = __devexit_p(s3c_rtc_remove),
                .suspend = s3c_rtc_suspend,
                .resume = s3c_rtc_resume,
                .driver = {
                        .name = "s3c2410-rtc",
                        .owner = THIS_MODULE,
                },
        };

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,
                .irq_set_freq = s3c_rtc_setfreq,
                .irq_set_state = s3c_rtc_setpie,
                .proc = s3c_rtc_proc,
        };

看这两个结构体，我认为就已经达到目的，第一个结构体是平台设备中的driver部分，也就是s3c_rtc_probe,是个很重要的函数，在这里面，第二个结构体被顺利注册进rtc子系统。Rtc的所用到的结构体被定义在，LINUX/include/linux/rtc.h里面。

struct rtc_device
        {
                struct device dev;
                struct module *owner;

        int id;
                char name[RTC_DEVICE_NAME_SIZE];

        const struct rtc_class_ops *ops;
                struct mutex ops_lock;

        struct cdev char_dev;
                unsigned long flags;

        unsigned long irq_data;
                spinlock_t irq_lock;
                wait_queue_head_t irq_queue;
                struct fasync_struct *async_queue;

        struct rtc_task *irq_task;
                spinlock_t irq_task_lock;
                int irq_freq;
                int max_user_freq;
        #ifdef CONFIG_RTC_INTF_DEV_UIE_EMUL
                struct work_struct uie_task;
                struct timer_list uie_timer;
                /* Those fields are protected by rtc->irq_lock */
                unsigned int oldsecs;
                unsigned int uie_irq_active:1;
                unsigned int stop_uie_polling:1;
                unsigned int uie_task_active:1;
                unsigned int uie_timer_active:1;
                #endif
        };

这个结构体是核心部分，内核中就是靠它传递信息，不管在哪使用，都要靠它间接的调用底层信息。比如在alarm.c 中。

alarm_ioctl这个函数中，多次使用了rtc_set_time/rtc_get_time，这些函数虽然是定义在rtc目录下的interface.c 中，但实质还是rtc-s3c.c中结构体 rtc_class_ops所指过去的函数。

那么我可以告诉你了，为什么多了一个alarm.c ，因为在android中它为了使得平台无关性提高，因此大量的增加过渡代码层，HAL就是这种性质的存在。alarm.c在用户空间中会多一个/dev/alarm 节点，而rtc-s3c.c 会产生/dev/rtc这样的节点。

Android在HAL层中，是对/dev/alarm这个结点进行操作。

3、JNI 的实现

直接看代码

static jint android_server_AlarmManagerService_init(JNIEnv* env, jobject obj)
        {
                return open("/dev/alarm", O_RDWR);
        }

static void android_server_AlarmManagerService_set(JNIEnv* env, jobject obj, jint fd, jint type, jlong nanoseconds)
        {
                struct timespec ts;
                ts.tv_sec = NANOSECONDS_TO_SECONDS(nanoseconds);
                ts.tv_nsec = nanoseconds - SECONDS_TO_NANOSECONDS(ts.tv_sec);

                int result = ioctl(fd, ANDROID_ALARM_SET(type), &ts);

         }

static JNINativeMethod sMethods[] = {
                /* name, signature, funcPtr */
                {"init", "()I", (void*)android_server_AlarmManagerService_init},
                {"close", "(I)V", (void*)android_server_AlarmManagerService_close},
                {"set", "(IIJ)V", (void*)android_server_AlarmManagerService_set}，
        };

颜色部分说明了一个问题，那就是android也就那么回事，JNI就是按照特定写法的JAVA版的linux c应用程序。完事。如果你觉得不是这么回事，那么你就有事了，去复习复习linux文件IO，看看如何用一个文件描述符打开设备，操作设备等等。

4、 framework层

frameworks/base/services/java/com/android/server/AlarmManagerService.java 
        frameworks/base/core/java/android/app/AlarmManager.java

下面的是直接提供给app层的API接口，它是AlarmManagerService.java的一个封装。

这里只是简单的解释下service到底在此做什么了。

其实也没做什么，仅仅是把上面分析的JNI拿来在此调用一下而已。然后包装一下，将功能实现得更完美些。

下面是 AlarmManagerService这个类中摘出来的小段：

private native int init();
        private native void close(int fd);
        private native void set(int fd, int type, long nanoseconds);
        private native int waitForAlarm(int fd);
        private native int setKernelTimezone(int fd, int minuteswest);

这些就是JNI实现过来的接口。呵呵。

5、APP层

packages/apps/AlarmClock/src/com/android/alarmclock/ 这个目录下，就是系统自带定时器的源代码，比如Alarms.java 中：第一个导入的包就是 import android.app.AlarmManager; 怎样，到现在是否感受到了android从下至上分析的快感？