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BEZEICHNUNG
rtc - Echtzeituhr
ÜBERSICHT
#include <linux/rtc.h>
int ioctl(fd, RTC_request, param);
BESCHREIBUNG
Dies ist die Schnittstelle zu Treibern für Echtzeit-Uhren (RTCs).
Die meisten Computer verfügen über eine oder mehrere Hardware-Uhren, die die aktuelle »Wanduhr«-Zeit
erfassen. Diese werden als »Real Time Clocks« (RTC) bezeichnet. Eine von ihnen ist in der Regel
batteriegepuffert, sodass sie die Zeit verfolgt, auch während der Computer ausgeschaltet ist. RTCs
stellen oft Alarme und andere Interrupts bereit.
In allen i386-PCs und ACPI-basierten Systemen ist eine RTC eingebaut, die kompatibel zum Chip aus dem
Originalen PC/AT ist, dem Motorola MC146818. Heutzutage ist solch eine RTC im Allgemeinen in den Chipsatz
des Mainboards (South Bridge) integriert und nutzt eine austauschbare münzgroße Batterie.
Nicht-PC-Systeme wie beispielsweise eingebettete Systeme, die um »System-on-chip«-Prozessoren aufgebaut
sind, nutzen andere Implementierungen. Üblicherweise bieten sie nicht die gleiche Funktionalität wie die
RTC aus einem PC/AT.
RTC im Vergleich zur Systemuhr
RTCs sollten nicht mit der Systemuhr verwechselt werden. Diese ist eine Software-Uhr, die vom Kernel
gepflegt wird. Er verwendet sie für die Implementierung von gettimeofday(2) und time(2) sowie für die
Zeitstempel von Dateien usw. Die Systemuhr zählt Sekunden und Mikrosekunden seit einem Startpunkt, der
als die »POSIX Epoch« (1970-01-01 00:00:00 +0000 (UTC)) definiert ist. (Eine verbreitete Umsetzung zählt
Timer-Interrupts, einmal pro »Jiffy«, bei einer Frequenz von 100, 250 oder 1000 Hz). Das heißt, sie
sollte die »Wanduhr«-Zeit angeben, wie es auch RTCS tun.
Ein wesentlicher Unterschied zwischen einer RTC und der Systemuhr ist, dass RTCs auch dann laufen, wenn
sich das System in einem Zustand niedrigen Energieverbrauchs (einschließlich »ausgeschaltet«) befindet,
und die Systemuhr das nicht kann. Bis sie initialisiert wird, kann die Systemuhr nur die Zeit seit
Systemstart berichten … und nicht seit der POSIX-Epoche. Also wird beim Booten und nach der Rückkehr aus
einem Niedrigenergie-Zustand des Systems die Systemuhr oft über eine RTC auf die aktuelle Wanduhr-Zeit
gesetzt werden. Systeme ohne eine RTC müssen die Systemuhr mit einer anderen Uhr stellen, vielleicht über
das Netzwerk oder durch die manuelle Eingabe der Daten.
RTC-Funktionen
RTCs können direkt mit den im Folgenden aufgeführten ioctl(2)-Aufrufen und mittels hwclock(8) gelesen und
geschrieben werden.
Neben der Verfolgung von Zeit und Datum können viele RTCs Interrupts erzeugen
• bei jeder Aktualisierung der Uhr (d.h. einmal pro Sekunde);
• in periodischen Abständen mit einer Frequenz, die ein Mehrfaches einer beliebigen Zweierpotenz im
Bereich zwischen 2 Hz und 8192 Hz ist;
• bei Erreichen einer vorher festgelegten Alarmzeit.
Jede dieser Interruptquellen kann separat aktiviert oder deaktiviert werden. Auf vielen Systemen kann ein
solch ein Interrupt als ein Ereignis zum »Wecken« aus einem Energiesparzustand wie Suspend-to-RAM (STR,
auf ACPI-Systemen S3 genannt), Hibernation (S4 auf ACPI-Systemen) oder sogar »aus« (S5) konfiguriert
werden. Auf manchen Systemen kann nicht die batteriegepufferte RTC Interrupts auslösen, sondern eine
andere.
Das Gerät /dev/rtc (oder /dev/rtc0, /dev/rtc1 usw.) kann nur einmal (bis es wieder geschlossen wird) und
nur für einen Lesezugriff geöffnet werden. Beim Aufruf von read(2) und select(2) wird der aufrufende
Prozess blockiert, bis er den nächsten Interrupt von dieser RTC empfängt. Im Anschluss an den Interrupt
kann der Prozess einen »long integer« auslesen. Dessen niedrigstwertiges Byte enthält eine Bitmaske, die
die Typen der aufgetretenen Interrupts codiert, während die verbleibenden 3 Bytes die Anzahl von
Interrupts seit dem letzten read(2) enthalten.
ioctl(2)-Schnittstelle
Die folgenden ioctl(2)-Anfragen sind für mit RTC-Geräten verbundene Dateideskriptoren definiert:
RTC_RD_TIME
gibt die Zeit der RTC in der folgenden Struktur zurück:
struct rtc_time {
int tm_sec;
int tm_min;
int tm_hour;
int tm_mday;
int tm_mon;
int tm_year;
int tm_wday; /* nicht verwendet */
int tm_yday; /* nicht verwendet */
int tm_isdst; /* nicht verwendet */
};
Die Felder dieser Struktur haben die gleiche Bedeutung und die gleichen Wertebereiche wie die in
gmtime(3) beschriebene Strukur tm. Als drittes Argument von ioctl(2) sollte ein Zeiger auf diese
Strukur übergeben werden.
RTC_SET_TIME
setzt die Zeit der RTC auf die in der rtc_time-Struktur festgelegte Zeit, auf die das dritte
ioctl(2)-Argument zeigt. Zum Setzen der Zeit muss der Prozess privilegiert sein (d.h. über die
Capability CAP_SYS_TIME verfügen).
RTC_ALM_READ
RTC_ALM_SET
liest und setzt die Alarmzeit bei RTCs, die Alarme unterstützen. Der Interrupt für den Alarm muss
separat mit den Anfragen RTC_AIE_ON und RTC_AIE_OFF aktiviert oder deaktiviert werden. Das dritte
Argument für ioctl(2) ist ein Zeiger auf eine rtc_time-Struktur. Von der Struktur werden lediglich
die Felder tm_sec, tm_min und tm_hour ausgewertet.
RTC_IRQP_READ
RTC_IRQP_SET
liest und setzt die Frequenz periodischer Interrupts bei RTCs, die periodische Interrupts
unterstützen. Der periodische Interrupt muss separat mit den Anfragen RTC_PIE_ON und RTC_PIE_OFF
aktiviert oder deaktiviert werden. Das dritte Argument von ioctl(2) ist ein unsigned long *
beziehungsweise ein unsigned long. Der Wert ist die Anzahl der Interrupts pro Sekunde. Der Satz
von zulässigen Frequenzen besteht aus Vielfachen von zwei aus dem Bereich von 2 bis 8192. Nur ein
privilegierter Prozess (d.h. einer mit der CAP_SYS_RESOURCE-Capability) kann Frequenzen über dem
in /proc/sys/dev/rtc/max-user-freq festgelegten Wert festlegen. (Diese Datei enthält standardmäßig
den Wert 64.)
RTC_AIE_ON
RTC_AIE_OFF
aktiviert oder deaktiviert den Alarm-Interrupt für RTCs, die Alarme unterstützen. Das dritte
Argument von ioctl(2) wird ignoriert.
RTC_UIE_ON
RTC_UIE_OFF
aktiviert oder deaktiviert den Interrupt bei jeder Aktualisierung der Uhr für RTCs, die diesen
»einmal pro Sekunde«-Interrupt unterstützen. Das dritte Argument von ioctl(2) wird ignoriert.
RTC_PIE_ON
RTC_PIE_OFF
aktiviert oder deaktiviert den periodischen Interrupt für RTCs, die diese periodischen Interrupts
unterstützen. Das dritte Argument von ioctl(2) wird ignoriert. Nur ein privilegierter Prozess
(d.h. einer mit der CAP_SYS_RESOURCE-Capability) kann den periodischen Interrupt aktivieren, wenn
die Frequenz über dem in /proc/sys/dev/rtc/max-user-freq festgelegten Wert liegt.
RTC_EPOCH_READ
RTC_EPOCH_SET
Viele RTCs codieren das Jahr in einem 8-Bit-Register, das entweder als 8-Bit-Binärzahl oder als
BCD-Zahl interpretiert wird. In beiden Fällen wird die Zahl relativ zum zeitlichen Bezugspunkt
(Epoch) dieser RTC interpretiert. Auf den meisten Systemen ist dies das Jahr 1900, aber auf Alpha
und MIPS könnte es abhängig vom RTC-Register für das Jahr auch 1952, 1980 oder 2000 sein. Bei
einigen RTCs kann mit diesen Operationen das Bezugsjahr gelesen bzw. gesetzt werden. Das dritte
Argument von ioctl(2) ist ein unsigned long * oder ein unsigned long und entsprechend ist der
zurückgegebene (oder zugewiesene Wert) das Bezugsjahr. Um das Bezugsjahr der RTC zu setzen, muss
der Prozess privilegiert sein (d.h. über die Capability CAP_SYS_TIME verfügen).
RTC_WKALM_RD
RTC_WKALM_SET
Einige RTCs unterstützen eine leistungsfähigere Alarm-Schnittstelle mittels dieser »ioctls« zum
Schreiben oder Lesen der Alarmzeit der RTC mit dieser Struktur:
struct rtc_wkalrm {
unsigned char enabled;
unsigned char pending;
struct rtc_time time;
};
Der Schalter enabled wird zur Aktivierung oder Deaktivierung des Alarm-Interrupts oder zur
Ermittlung seines aktuellen Status verwendet; wenn Sie diese Aufrufe einsetzen, werden RTC_AIE_ON
und RTC_AIE_OFF nicht beachtet. Der Schalter pending wird von RTC_WKALM_RD verwendet, um einen
anstehenden Interrupt anzuzeigen. (Er ist also unter Linux meist nutzlos - es sei denn, es wird
mit durch EFI-Firmware verwalteteten RTCs kommuniziert.) Das Feld time wird mit RTC_ALM_READ und
RTC_ALM_SET verwendet, mit dem Unterschied, dass die Felder tm_mday, tm_mon und tm_year ebenfalls
gültig sind. Ein Zeiger auf diese Struktur sollte als drittes Argument an ioctl(2) übergeben
werden.
DATEIEN
/dev/rtc
/dev/rtc0
/dev/rtc1
… (zeichenorientierte) RTC-Gerätedateien.
/proc/driver/rtc
Status der (ersten) RTC.
ANMERKUNGEN
Wenn die Systemzeit des Kernels mittels adjtimex(2) mit einer externen Referenz synchronisiert wird, wird
er eine bestimmte RTC periodisch alle 11 Minuten aktualisieren. Dafür muss der Kernel kurzzeitig
periodische Interrupts ausschalten. Dadurch könnten Programme beeinträchtigt werden, die diese RTC
verwenden.
Der Zeitbezugspunkt (Epoch) hat nichts mit der POSIX Epoch zu tun, die lediglich für die Systemuhr
verwendet wird.
Wenn das Jahr entsprechend der RTC-Epoch und dem Jahres-Register kleiner als 1970 ist, werden 100 Jahre
drauf geschlagen, also ein Jahr zwischen 2000 und 2069 angenommen.
Einige RTCs unterstützen Platzhalterwerte (wildcards) in den Alarm-Feldern, um Szenarien wie regelmäßige
Alarme 15 Minuten nach jeder vollen Stunde oder am ersten Tag eines jeden Monats zu unterstützen. Die
Verwendung ist nicht portabel; portabler User-Space-Code erwartet lediglich einen einzelnen
Alarm-Interrupt und wird den Alarm bei Erhalt entweder deaktivieren oder neu initialisieren.
Einige RTCs unterstützen periodische Interrupts mit Zeiten, die ein Vielfaches einer Sekunde anstatt
Bruchteile einer Sekunde sind; mehrere Alarme, programmierbare Ausgangs-Taktsignale; nichtflüchtigen
Speicher und weitere Fähigkeiten, die derzeit nicht von dieser API zugänglich gemacht werden.
SIEHE AUCH
date(1), adjtimex(2), gettimeofday(2), settimeofday(2), stime(2), time(2), gmtime(3), time(7), hwclock(8)
Documentation/rtc.txt im Linux-Kernelquelltext-Verzeichnis
ÜBERSETZUNG
Die deutsche Übersetzung dieser Handbuchseite wurde von Martin Eberhard Schauer <Martin.E.Schauer@gmx.de>
erstellt.
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