嵌入式Linux内核时钟初始化问题

嵌入式Linux内核时钟初始化问题

首先搞清楚RTC在kernel内的作用:

linux系统有两个时钟：一个是由主板电池驱动的“Real Time Clock”也叫做RTC或者叫CMOS时钟，硬件时钟。当操作系统关机的时候，用这个来记录时间，但是对于运行的系统是不用这个时间的。另一个时间是 “System clock”也叫内核时钟或者软件时钟，是由软件根据时间中断来进行计数的，内核时钟在系统关机的情况下是不存在的，所以，当操作系统启动的时候，内核时钟是要读取RTC时间来进行时间同步。并且在系统关机的时候将系统时间写回RTC中进行同步。

如前所述，Linux内核与RTC进行互操作的时机只有两个：
1) 内核在启动时从RTC中读取启动时的时间与日期；
2) 内核在需要时将时间与日期回写到RTC中。

系统启动时，内核通过读取RTC来初始化内核时钟,又叫墙上时间，该时间放在xtime变量中。
The current time of day (the wall time) is defined in kernel/timer.c:
struct timespec xtime;

The timespec data structure is defined in as:

struct timespec {
time_t tv_sec; /* seconds */
long tv_nsec; /* nanoseconds */
};

问题1：系统启动时在哪读取RTC的值并设置内核时钟进行时间同步的呢?
最有可能读取RTC设置内核时钟的位置应该在arch/arm/kernel/time.c里的time_init函数内.

time.c为系统的时钟驱动部分.time_init函数会在系统初始化时,由init/main.c里的start_kernel函数内调用.X86架构就是在这里读RTC值并初始化系统时钟xtime的.

ARM架构的time_init代码如下:

/* arch/arm/kernel/time.c */

void __init time_init(void)
{
if (system_timer->offset == NULL)
system_timer->offset = dummy_gettimeoffset;
system_timer->init();

#ifdef CONFIG_NO_IDLE_HZ
if (system_timer->dyn_tick)
system_timer->dyn_tick->lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED;
#endif
}

上面system_timer->init()实际执行的是时钟驱动体系架构相关(具体平台)部分定义的init函数,若是s3c2410平台,则执行的为arch/arm/mach-s3c2410/time.c里定义的s3c2410_timer_init函数.不过s3c2410_timer_init()也没有读RTC的代码.整个时钟驱动初始化的过程大致就执行这些代码.

既然在系统时钟驱动初始化的过程中没有读RTC值并设置内核时钟,那会在哪设置呢?

我搜了一下,发现内核好象只有在arch/cris/kernel/time.c里有RTC相关代码,如下:
/* arch/cris/kernel/time.c */
/* grab the time from the RTC chip */
//读RTC的函数
unsigned long get_cmos_time(void)
{
unsigned int year, mon, day, hour, min, sec;
sec = CMOS_READ(RTC_SECONDS);
min = CMOS_READ(RTC_MINUTES);
hour = CMOS_READ(RTC_HOURS);
day = CMOS_READ(RTC_DAY_OF_MONTH);
mon = CMOS_READ(RTC_MONTH);
…………
return mktime(year, mon, day, hour, min, sec);
}

这个函数会在update_xtime_from_cmos内被调用：
void update_xtime_from_cmos(void)
{
if(have_rtc) {
xtime.tv_sec = get_cmos_time();
xtime.tv_nsec = 0;
}
}

另外还有设置rtc的函数
int set_rtc_mmss(unsigned long nowtime); /* write time into RTC chip */

不过我加了printk测试了一下，好象arch/cris/kernel/time.c这个文件和这两个函数只是适用与X86？
ARM平台启动时并不走这边.因此执行不到这些函数。
那ARM平台启动时，系统是在哪读RTC的值并对内核时钟（WallTime)进行初始化的呢？

已解决：
嵌入式Linux内核(ARM)是在系统启动时执行/etc/init.d/hwclock.sh脚本,这个脚本会调用hwclock小程序读取RTC的值并设置系统时钟。
(换句话说，这要取决于你制作的文件系统里是否有这样的脚本)

/* /etc/init.d/hwclock.sh */

DAEMON1=/sbin/hwclock
start() {
local RET ERROR=

[ ! -f /etc/adjtime ] && echo "0.0 0 0.0" > /etc/adjtime
log_status_msg "Setting the System Clock using the Hardware Clock as reference..." -n

# Copies Hardware Clock time to System Clock using the correct
# timezone for hardware clocks in local time, and sets kernel
# timezone. DO NOT REMOVE.
[ "$HWCLOCKACCESS" != no ] && $DAEMON1 --hctosys $GMT $BADYEAR

#
# Now that /usr/share/zoneinfo should be available,
# announce the local time.
#
log_status_msg "System Clock set. Local time: `date`"
log_status_msg ""
return 0
}

hwclock最先读取的设备文件是 /dev/rtc ，busybox里面的hwclock是这样实现的：
static int xopen_rtc(int flags)
{
int rtc;

if (!rtcname) {
rtc = open("/dev/rtc", flags);
if (rtc >= 0)
return rtc;
rtc = open("/dev/rtc0", flags);
if (rtc >= 0)
return rtc;
rtcname = "/dev/misc/rtc";
}
return xopen(rtcname, flags);
}

2. 内核如何更新RTC时钟?
通过set_rtc函数指针指向的函数,set_rtc在arch/arm/kernel/time.c内
/* arch/arm/kernel/time.c */
/*
* hook for setting the RTC's idea of the current time.
*/
int (*set_rtc)(void);

但是set_rtc函数指针在哪初始化的呢？set_rtc应该是和RTC驱动相关的函数.

搜索kernel源码后发现，好象内核其他地方并没有对其初始化。待解决！

set_rtc在do_set_rtc内调用
static inline void do_set_rtc(void)
{
……
if (set_rtc())
/*
* rtc update failed. Try again in 60s
*/
next_rtc_update = xtime.tv_sec + 60;
else
next_rtc_update = xtime.tv_sec + 660; /* update every ~11 minutes by default*/
}

do_set_rtc在timer_tick里调用
/*
* Kernel system timer support.
*/
void timer_tick(struct pt_regs *regs)
{
profile_tick(CPU_PROFILING, regs);
do_leds();
do_set_rtc();
do_timer(1);
……
}
timer_tick为Kernel提供的体系架构无关的时钟中断处理函数,通常会在体系架构相关的时钟中断处理函数内调用它。如s3c2410是这样的:

在arch/arm/mach-s3c2410/time.c中
* IRQ handler for the timer
*/
static irqreturn_t
s3c2410_timer_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs)
{
write_seqlock(&xtime_lock);
timer_tick(regs);
write_sequnlock(&xtime_lock);
return IRQ_HANDLED;
}