Android RTC 自下往上浅析

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Android RTC 自下往上浅析

2013年11月28日 ⁄ 综合 ⁄ 共 7200字 ⁄ 字号小中大 ⁄ 评论关闭

1.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 <linux/time.h> as:
struct timespec {
　　time_t tv_sec;               /* seconds */
　　long tv_nsec;                /* nanoseconds */
};

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. ARM架构的time_init代码如下:

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

void __init time_init(void)
{
	system_timer = machine_desc->timer;
	system_timer->init();
#ifdef CONFIG_HAVE_SCHED_CLOCK
	sched_clock_postinit();
#endif
}

2.RTC结构部分

static const struct rtc_class_ops hym8563_rtc_ops = {
	.read_time	= hym8563_rtc_read_time,
	.set_time	= hym8563_rtc_set_time,
	.read_alarm	= hym8563_rtc_read_alarm,
	.set_alarm	= hym8563_rtc_set_alarm,
	.ioctl 		= hym8563_rtc_ioctl,
	.proc		= hym8563_rtc_proc
};

static int __devinit hym8563_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id)
{
	int rc = 0;
	u8 reg = 0;
	struct hym8563 *hym8563;
	struct rtc_device *rtc = NULL;
	struct rtc_time tm_read, tm = {
		.tm_wday = 6,
		.tm_year = 111,
		.tm_mon = 0,
		.tm_mday = 1,
		.tm_hour = 12,
		.tm_min = 0,
		.tm_sec = 0,
	};	
	
	if (!i2c_check_functionality(client->adapter, I2C_FUNC_I2C))
		return -ENODEV;
		
	hym8563 = kzalloc(sizeof(struct hym8563), GFP_KERNEL);
	if (!hym8563) {
		return -ENOMEM;
	}
	gClient = client;	
	hym8563->client = client;
	mutex_init(&hym8563->mutex);
	wake_lock_init(&hym8563->wake_lock, WAKE_LOCK_SUSPEND, "rtc_hym8563");
	INIT_WORK(&hym8563->work, hym8563_work_func);
	i2c_set_clientdata(client, hym8563);

	hym8563_init_device(client);

	// check power down 
	hym8563_i2c_read_regs(client,RTC_SEC,®,1);
	if (reg&0x80) {
		dev_info(&client->dev, "clock/calendar information is no longer guaranteed\n");
		hym8563_set_time(client, &tm);
	}

	hym8563_read_datetime(client, &tm_read);	//read time from hym8563
	
	if(((tm_read.tm_year < 70) | (tm_read.tm_year > 137 )) | (tm_read.tm_mon == -1) | (rtc_valid_tm(&tm_read) != 0)) //if the hym8563 haven't initialized
	{
		hym8563_set_time(client, &tm);	//initialize the hym8563 
	}	
	
	if(gpio_request(client->irq, "rtc gpio"))
	{
		dev_err(&client->dev, "gpio request fail\n");
		gpio_free(client->irq);
		goto exit;
	}
	
	hym8563->irq = gpio_to_irq(client->irq);
	gpio_pull_updown(client->irq,GPIOPullUp);
	if (request_irq(hym8563->irq, hym8563_wakeup_irq, IRQF_TRIGGER_FALLING, client->dev.driver->name, hym8563) < 0)
	{
		printk("unable to request rtc irq\n");
		goto exit;
	}	
	enable_irq_wake(hym8563->irq);

	rtc = rtc_device_register(client->name, &client->dev,
				  &hym8563_rtc_ops, THIS_MODULE);
	if (IS_ERR(rtc)) {
		rc = PTR_ERR(rtc);
		rtc = NULL;
		goto exit;
	}
	hym8563->rtc = rtc;

	return 0;

exit:
	if (rtc)
		rtc_device_unregister(rtc);
	if (hym8563)
		kfree(hym8563);
	return rc;
}

看这两个结构体，我认为就已经达到目的，第2个结构体是平台设备中的driver部分，也就是hym8563_probe,是个很重要的函数，在这里面，第1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-hym8563.c中结构体 rtc_class_ops所指过去的函数。

也就是说在和内核层以上的交互是通过alarm-dev.c里面的alarm_ioctl及其余的函数交互，但是在这个文件里面的rtc_set_time/rtc_get_time操作是为了设置RTC时间等的操作是调用alarm.c里面的函数，但是alarm.c驱动本身和硬件没有关系，在这里屏蔽了RTC的硬件操作，比如HYM8563的时间I2C硬件驱动操作在rtc-HYM8563.c驱动里，只需要使用 rtc_class_ops进行注册就可以了，完整的实现了硬件对平台无关性的屏蔽。

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-hym8563.c.c 会产生/dev/rtc这样的节点。

3.JNI层

namespace android {

static jint android_server_AlarmManagerService_setKernelTimezone(JNIEnv* env, jobject obj, jint fd, jint minswest)
{
    struct timezone tz;

    tz.tz_minuteswest = minswest;
    tz.tz_dsttime = 0;

    int result = settimeofday(NULL, &tz);
    if (result < 0) {
        LOGE("Unable to set kernel timezone to %d: %s\n", minswest, strerror(errno));
        return -1;
    } else {
        LOGD("Kernel timezone updated to %d minutes west of GMT\n", minswest);
    }

    return 0;
}

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

static void android_server_AlarmManagerService_close(JNIEnv* env, jobject obj, jint fd)
{
	close(fd);
}

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

	int result = ioctl(fd, ANDROID_ALARM_SET(type), &ts);
	if (result < 0)
	{
        LOGE("Unable to set alarm to %lld.%09lld: %s\n", seconds, nanoseconds, strerror(errno));
    }
}

static jint android_server_AlarmManagerService_waitForAlarm(JNIEnv* env, jobject obj, jint fd)
{
	int result = 0;

	do
	{
		result = ioctl(fd, ANDROID_ALARM_WAIT);
	} while (result < 0 && errno == EINTR);

	if (result < 0)
	{
        LOGE("Unable to wait on alarm: %s\n", strerror(errno));
        return 0;
    }

    return result;
}

static JNINativeMethod sMethods[] = {
     /* name, signature, funcPtr */
	{"init", "()I", (void*)android_server_AlarmManagerService_init},
	{"close", "(I)V", (void*)android_server_AlarmManagerService_close},
	{"set", "(IIJJ)V", (void*)android_server_AlarmManagerService_set},
    {"waitForAlarm", "(I)I", (void*)android_server_AlarmManagerService_waitForAlarm},
    {"setKernelTimezone", "(II)I", (void*)android_server_AlarmManagerService_setKernelTimezone},
};

int register_android_server_AlarmManagerService(JNIEnv* env)
{
    return jniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/AlarmManagerService",
                                    sMethods, NELEM(sMethods));
}

} /* namespace android */

其实在JNI层这里RTC就和其余的模块一样，直接去通过打开/关闭/设置/等待等来操作节点/dev/alarm和底层进行通信，不仔细解释。

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。

5.App层

package android.app;
import android.content.Context;
import android.content.Intent;
import android.os.RemoteException;
import android.os.ServiceManager;
public class AlarmManager
{
    public static final int RTC_WAKEUP = 0;
    public static final int RTC = 1;
    public static final int ELAPSED_REALTIME_WAKEUP = 2;
    public static final int ELAPSED_REALTIME = 3;
    private final IAlarmManager mService;
    AlarmManager(IAlarmManager service) {
        mService = service;
    }
    
    public void set(int type, long triggerAtTime, PendingIntent operation) {
        try {
            mService.set(type, triggerAtTime, operation);
        } catch (RemoteException ex) {
        }
    }

    public void setRepeating(int type, long triggerAtTime, long interval,
            PendingIntent operation) {
        try {
            mService.setRepeating(type, triggerAtTime, interval, operation);
        } catch (RemoteException ex) {
        }
    }

    public static final long INTERVAL_FIFTEEN_MINUTES = 15 * 60 * 1000;
    public static final long INTERVAL_HALF_HOUR = 2*INTERVAL_FIFTEEN_MINUTES;
    public static final long INTERVAL_HOUR = 2*INTERVAL_HALF_HOUR;
    public static final long INTERVAL_HALF_DAY = 12*INTERVAL_HOUR;
    public static final long INTERVAL_DAY = 2*INTERVAL_HALF_DAY;
    
    public void setInexactRepeating(int type, long triggerAtTime, long interval,
            PendingIntent operation) {
        try {
            mService.setInexactRepeating(type, triggerAtTime, interval, operation);
        } catch (RemoteException ex) {
        }
    }
    
    public void cancel(PendingIntent operation) {
        try {
            mService.remove(operation);
        } catch (RemoteException ex) {
        }
    }

    public void setTime(long millis) {
        try {
            mService.setTime(millis);
        } catch (RemoteException ex) {
        }
    }

    public void setTimeZone(String timeZone) {
        try {
            mService.setTimeZone(timeZone);
        } catch (RemoteException ex) {
        }
    }
}

frameworks\base\core\java\android\app 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。

【上篇】DNN快速入门教程1 – DotNetNuke系统简介
【下篇】JAVA构造方法

作者: ymglxkgs

该日志由 ymglxkgs 于10年前发表在综合分类下，最后更新于 2013年11月28日.
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