10 RTC

1 RTC 实时时钟概述

RTC（Real Time Clock，实时时钟）是一个专门用来记录时间的硬件设备，是计算机系统中的重要组件。RTC 的主要作用是在系统断电或关机状态下继续保持时间计数，确保系统重新启动后能够获得准确的时间信息。

1.1 HYM8563 RTC 芯片规格

基本参数

芯片型号: HYM8563
接口类型: I2C 总线接口
工作电压: 1.0V ~ 5.5V
备用电压: 1.0V ~ 5.5V
I2C 地址: 0x51 (7位地址)
I2C 速率: 支持标准模式(100kHz)和快速模式(400kHz)

时钟精度

晶振频率: 32.768kHz
时钟精度: ±20ppm (25°C)
温度范围: -40°C ~ +85°C
时钟误差: 约 ±1 分钟/月 (25°C)

1.2 RTC 系统架构

硬件连接

RK3568J SoC
    ├── I2C2 接口
    │   ├── SDA (数据线)
    │   ├── SCL (时钟线)
    │   └── INT (中断线)
    └── HYM8563 RTC芯片
        ├── 32.768kHz 晶振
        ├── CR2032 纽扣电池
        └── 电源管理电路

软件架构

应用层
    ├── date, hwclock 命令
    ├── timedatectl 工具
    └── 用户应用程序
        │
内核层
    ├── RTC 子系统
    ├── HYM8563 驱动
    ├── I2C 子系统
    └── 设备树配置
        │
硬件层
    ├── I2C 控制器
    └── HYM8563 芯片

1.3 为什么需要 RTC

Linux 的系统时间（wall time）只能在系统运行时使用，系统关机时间就丢失了，而 RTC 可以在系统关闭后，依靠外部电池或其他电源继续工作，将时间保存下来。这对于以下场景特别重要：

无网络环境: 无法通过 NTP 同步时间的离线设备
数据完整性: 需要准确时间戳的数据记录系统
定时任务: 需要在特定时间自动启动的系统
法规要求: 某些行业对时间精度有严格要求

2 RTC 的使用

开发板使用外部 RTC(hym8563)，默认关闭了 rk809 的 rtc 功能。

使用外部 RTC 时需要接入纽扣电池

1）RTC 用户接口调用

Linux 提供了三种用户空间调用接口。在板卡中对应的路径为：

SYSFS 接口：/sys/class/rtc/rtc0/
PROCFS 接口： /proc/driver/rtc
IOCTL 接口： /dev/rtc0

2）SYSFS 接口

cat proc/driver/rtc
rtc_time        : 02:01:53
rtc_date        : 2025-02-21
alrm_time       : 00:00:00
alrm_date       : 1970-01-01
alarm_IRQ       : no
alrm_pending    : no
update IRQ enabled      : no
periodic IRQ enabled    : no
periodic IRQ frequency  : 1
max user IRQ frequency  : 64
24hr            : yes

3）PROCFS 接口

cat /proc/driver/rtc
rtc_time        : 09:50:05
rtc_date        : 2024-10-21
alrm_time       : 00:00:00
alrm_date       : 1970-01-01
alarm_IRQ       : no
alrm_pending    : no
update IRQ enabled      : no
periodic IRQ enabled    : no
periodic IRQ frequency  : 1
max user IRQ frequency  : 64
24hr            : yes

4）IOCTL 接口

可以参考内核文档作为例子 kernel/tools/testing/selftests/timers/rtcpie.c

3 常用的命令

date          // 修改系统时钟，具体命令使用可以 man 下
hwclock -s    // 将硬件时间同步到系统时间
hwclock -w    // 将系统时间同步到硬件时间
timedatectl   // 显示系统时间等

# 以下手动设置时间或者网络同步时间后，-w 将系统时间写入到硬件 rtc，-s 再将 rtc 时间写回系统，这样每次重启板卡都会进行 rtc 时间同步到系统时间。
sudo date -s "2025-02-14 08:00:00"  // 手动设置时间
sudo  hwclock -w  // 系统时间同步到硬件 rtc
sudo  hwclock -s  // 硬件 rtc 同步到系统

3.1 NTP 时间同步

# 安装 NTP 客户端
sudo apt-get install ntp ntpdate

# 手动同步时间
sudo ntpdate -s time.nist.gov

# 配置 NTP 服务器
sudo nano /etc/ntp.conf

# 添加 NTP 服务器
server 0.pool.ntp.org iburst
server 1.pool.ntp.org iburst
server 2.pool.ntp.org iburst
server 3.pool.ntp.org iburst

# 启动 NTP 服务
sudo systemctl enable ntp
sudo systemctl start ntp

# 同步到硬件 RTC
sudo hwclock -w

3.2 使用 timedatectl 管理时间

# 查看时间状态
timedatectl status

# 设置时区
sudo timedatectl set-timezone Asia/Shanghai

# 启用 NTP 同步
sudo timedatectl set-ntp true

# 手动设置时间
sudo timedatectl set-time "2025-02-14 08:00:00"

# 同步到硬件 RTC
sudo hwclock -w

4 故障排除

4.1 RTC 设备无法识别

检查步骤:

# 检查 I2C 设备
i2cdetect -y 2

# 检查设备树配置
cat /proc/device-tree/i2c@*/rtc@*/compatible

# 检查内核日志
dmesg | grep -i rtc
dmesg | grep -i hym8563

# 检查驱动加载
lsmod | grep rtc

解决方案:

# 手动加载 RTC 驱动
sudo modprobe rtc-hym8563

# 检查 I2C 总线配置
sudo i2cget -y 2 0x51 0x00

4.2 时间不准确或漂移

诊断方法:

# 比较系统时间和 RTC 时间
date
hwclock -r

# 检查时钟源
cat /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/current_clocksource

# 监控时钟漂移
ntpq -p

解决方案:

# 校准 RTC 时间
sudo ntpdate -s time.nist.gov
sudo hwclock -w

# 调整系统时钟
sudo adjtimex -t

4.3 闹钟功能异常

检查要点:

# 检查中断配置
cat /proc/interrupts | grep rtc

# 检查唤醒源
cat /sys/power/wakeup_count

# 测试闹钟功能
echo +10 > /sys/class/rtc/rtc0/wakealarm
cat /sys/class/rtc/rtc0/wakealarm

4.4 电池电量不足

检查方法:

# 检查电池电压
cat /sys/class/rtc/rtc0/voltage

# 检查低电压标志
cat /proc/driver/rtc | grep voltage