4.3.12. RTC 调试指南

4.3.12.1. RTC 概述

Linux RTC（Real-Time Clock）实时时钟驱动子系统是内核中管理硬件实时时钟设备的标准化框架，其核心功能在于实现系统在完全断电状态下仍能维持精准的时基同步。Linux 内核提供了一个通用的 RTC 框架，能够支持多种 RTC 芯片，包括通过 I²C、SPI 等总线进行通信的设备。

在 X5 芯片中，内置了一个 RTC 模块，该模块是一个带有 AMBA APB 接口的可配置高精度计数器，能够为系统提供稳定的时间基准。此外，X5 EVB 的某些板型（例如 BOARD 1_B）还外置了一个 PCF8563 模块，该模块支持外部电池供电，从而在系统断电时仍能保持时间的连续性。

RTC 特点

时间与日期记录

RTC 最基本的功能是提供精确的时间和日期。它通常以秒为单位，从某个特定的时间点开始计数。RTC 可以提供以下时间信息：

当前时间（小时、分钟、秒）
当前日期（年、月、日）
星期信息

闹钟与中断

许多 RTC 设备支持设置一个或多个闹钟。闹钟功能允许用户设置一个特定的时间，当 RTC 达到该时间时，可以触发一个中断，如唤醒系统、发送信号或执行特定的操作。

周期性唤醒

RTC 可以配置为在特定的时间间隔触发中断，这种功能常用于定时任务调度，如每小时或每天执行一次的维护任务。

时间更新

RTC 允许用户更新当前时间，这对于在系统启动时同步时间或手动校正时间非常有用。Linux 提供了多种工具（如hwclock）来设置和读取 RTC 时间。

低功耗模式

为了延长电池寿命，RTC 通常支持低功耗模式。在这种模式下，RTC 继续跟踪时间，但消耗的电力非常少。

硬件接口

Linux RTC 框架支持多种硬件接口，包括 I²C、SPI、GPIO 等，这使得它可以与各种 RTC 芯片兼容，如 DS1307、DS3231、PCF8563等。

RTC 功能原理

RTC 通过精确的晶振（通常采用 32.768 kHz 石英晶振）信号来持续计算时间，并将该信息以标准格式（如年、月、日、时、分、秒）存储在内部寄存器中。它依靠备用电池在主电源关闭时继续运行，确保时间的连续性，并通过与主控芯片的通信接口进行时间的读取和设置。其主要功能包括精确计时、日期维护和闹钟触发。

以下是 RTC 的工作原理简述：

时间计数器：
- RTC 内部集成有一个计时电路，通常由一个高精度晶振提供时钟信号。常见的晶振频率为32.768 kHz，它的频率非常稳定，适合用于长时间的时间计量。
- RTC 的计时电路通过晶振生成稳定的时钟信号，通常是秒脉冲（1Hz），然后将其累加。每秒钟，RTC 会增加计数，直到形成分钟、小时、日期等。
日期和时间的维护：
- RTC 将累加的秒、分钟、小时、日期等信息存储在内部的寄存器中。这些寄存器可以通过系统与 RTC 通信来读取和设置当前时间或闹钟。
- 一些 RTC 还具有存储年份、月份和星期几等信息。
备用电池：
- 为了在主系统断电时保持时间，RTC 通常配有一个备用电池。当主电源断开时，备用电池为 RTC 提供电力，确保其内部时钟仍然继续工作，而不会丢失时间信息。
- 在这种情况下，RTC 会继续运行，但主控芯片可能处于低功耗或关闭状态。
闹钟功能：
- RTC 模块通常内置闹钟功能，允许设置特定的时间点，当计时达到设置的时间时，RTC 会触发一个中断信号或发出警告。
- 主控芯片可以根据这个中断信号执行相应的操作，如唤醒系统、启动某个任务等。

RTC 典型应用

RTC 时间保持

Linux 的系统时间在系统关机时间就会丢失，而 RTC 可以在系统关闭后，依靠外部电池继续工作，这样就能将时间保存下来，待系统下次启动时候就可以从 RTC 中恢复时间。其流程如下所示：

流程详细说明如下：

系统关闭时：
- 系统在关闭前将当前的系统时间设置到 RTC 中。
- 内核通过 RTC 驱动将时间写入 RTC 硬件。
- RTC 硬件确认时间写入成功。
- RTC 驱动将确认信息返回给内核。
- 内核将确认信息返回给系统。
系统关闭后：
- 系统关闭后，备用电池开始供电给 RTC 硬件。
- RTC 硬件在备用电池供电下继续运行，持续计时。
系统下次上电时：
- 系统重新上电后，通过内核从 RTC 硬件获取时间。
- 内核通过 RTC 驱动读取 RTC 硬件中的时间。
- RTC 硬件返回当前时间给 RTC 驱动。
- RTC 驱动将时间返回给内核。
- 内核将时间设置为系统时间。

RTC 定时唤醒

RTC 的典型应用是通过 RTC 定时唤醒系统，其流程如下所示：

流程说明如下：

初始化阶段： 主控芯片首先与 RTC 模块进行初始化，设置当前时间和闹钟（定时提醒）。这一步通常发生在系统上电后，主控芯片通过与 RTC 模块的通信设置时间和闹钟参数。
切换至低功耗模式： 完成初始化后，RTC 模块切换至低功耗模式，依赖于外接电池持续保持时间和闹钟信息。外接电池提供必要的电源，以确保 RTC 模块在主控芯片关闭或进入低功耗状态时，依然能保持运行。
持续运行阶段（Loop）： RTC 模块进入一个循环模式，持续地进行计时（计数器累加）。该过程是低功耗的，RTC 模块会定期更新其内部计数器。
闹钟触发事件： 在特定时间点，RTC 模块的闹钟触发条件被满足时，RTC 模块会向主控芯片发送中断信号，通知主控芯片该时间到达。主控芯片接收到中断信号后，会执行预定的唤醒任务，比如唤醒系统、处理特定任务或执行特定功能。

4.3.12.2. RTC 驱动代码

Linux RTC 驱动框架

在 Linux 中，RTC 设备驱动是一个标准的字符设备驱动，Linux 的 RTC 驱动框架可以抽象为以下几个主要部分：

用户空间位于最顶层，包含用户工具和内核空间的接口。
内核空间位于中间层，分为三个部分：
- 接口层：与用户空间直接交互。
- RTC Core：管理 RTC 设备的核心模块。
- RTC 驱动层：与硬件层直接交互。
硬件层位于最底层，表示具体的 RTC 硬件设备。

Linux RTC 驱动框架如下图所示：

下面对各层分别进行介绍。

RTC 用户空间（User Space）：

用户空间与 RTC 设备进行交互，主要通过以下几种方式：

用户工具：
- hwclock：硬件时钟操作工具。
- date：系统时间操作工具。
- 测试工具：如 rtctest.c，用于测试 RTC 驱动的 ioctl 接口。
字符设备接口：
- /dev/rtcN：字符设备节点，支持 open、read、write 和 ioctl 操作。
sysfs 接口：
- /sys/class/rtc/rtcN：提供只读属性，如时间、闹钟等，允许用户空间访问 RTC 设备的某些属性。
procfs 接口：
- /proc/driver/rtc：提供系统时钟 RTC 的信息，如果系统没有专用的 RTC，则默认使用 rtc0。

RTC 内核空间（Kernel Space）：

内核空间的各个模块负责 RTC 驱动的管理、设备注册、与用户空间的交互等：

接口层（Interface Layer）：
- 管理字符设备接口。
- 管理 sysfs 和 procfs 属性。
RTC Core（核心层）：
- 设备管理：
  - 设备注册与注销：通过 register 和 unregister 函数进行 RTC 设备的注册和注销。
  - 字符设备抽象：通过 dev.c 将 RTC 设备抽象为通用的字符设备，提供文件操作函数。
  - sysfs 和 procfs 管理：通过 sysfs.c 和 proc.c 管理 RTC 设备的 sysfs 和 procfs 属性。
- 时间转换：通过 lib.c 提供 RTC 时间与系统时间之间的转换。
RTC 驱动层（Driver Layer）：
- 硬件抽象：
  - 操作函数集：通过 rtc_class_ops 结构体定义的函数集，提供对 RTC 硬件的底层操作，如读取时间、设置时间、读取和设置闹钟等。
  - 硬件初始化：初始化 RTC 硬件，配置时钟源、中断等。
  - 中断处理：处理 RTC 产生的中断，如闹钟中断和周期性中断。
数据结构：
- struct rtc_device：描述 RTC 设备。
- struct rtc_class_ops：定义底层操作函数。

RTC 硬件层（Hardware Layer）：

RTC 硬件：
- 硬件时钟芯片（如 PCF8563）
- 晶振
- 外部电池

RTC 驱动代码说明

本节将主要说明 RTC 子系统代码的以下三个部分：

rtc driver Layer：将 RTC 设备注册到 RTC 子系统，并提供针对 RTC 设备的底层操作函数集。
rtc core：负责 RTC 设备的注册与注销，向用户空间提供 RTC 字符设备文件，并实现 RTC 类的 sysfs 等接口。
用户空间接口：包括 ioctl 在内的接口。

RTC driver Layer 代码说明

RTC 驱动层的代码主要负责直接操作 RTC 模块，在 Linux 系统中，内核将 RTC 设备抽象为rtc_device结构体，RTC 驱动层的主要工作是申请并初始化rtc_device。

Linux 内核中 RTC 设备抽象如下：

// kernel/include/linux/rtc.h
struct rtc_device {
	struct device dev;
	struct module *owner;

	int id;

	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;

	int irq_freq;
	int max_user_freq;

	struct timerqueue_head timerqueue;
	struct rtc_timer aie_timer;
	struct rtc_timer uie_rtctimer;
	struct hrtimer pie_timer; /* sub second exp, so needs hrtimer */
	int pie_enabled;
	struct work_struct irqwork;

	/*
	 * This offset specifies the update timing of the RTC.
	 *
	 * tsched     t1 write(t2.tv_sec - 1sec))  t2 RTC increments seconds
	 *
	 * The offset defines how tsched is computed so that the write to
	 * the RTC (t2.tv_sec - 1sec) is correct versus the time required
	 * for the transport of the write and the time which the RTC needs
	 * to increment seconds the first time after the write (t2).
	 *
	 * For direct accessible RTCs tsched ~= t1 because the write time
	 * is negligible. For RTCs behind slow busses the transport time is
	 * significant and has to be taken into account.
	 *
	 * The time between the write (t1) and the first increment after
	 * the write (t2) is RTC specific. For a MC146818 RTC it's 500ms,
	 * for many others it's exactly 1 second. Consult the datasheet.
	 *
	 * The value of this offset is also used to calculate the to be
	 * written value (t2.tv_sec - 1sec) at tsched.
	 *
	 * The default value for this is NSEC_PER_SEC + 10 msec default
	 * transport time. The offset can be adjusted by drivers so the
	 * calculation for the to be written value at tsched becomes
	 * correct:
	 *
	 *	newval = tsched + set_offset_nsec - NSEC_PER_SEC
	 * and  (tsched + set_offset_nsec) % NSEC_PER_SEC == 0
	 */
	unsigned long set_offset_nsec;

	unsigned long features[BITS_TO_LONGS(RTC_FEATURE_CNT)];

	time64_t range_min;
	timeu64_t range_max;
	time64_t start_secs;
	time64_t offset_secs;
	bool set_start_time;

#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
};

RTC 硬件层驱动依赖于一系列ops函数来操作 RTC 模块，内核已经提供了这些函数的统一接口。这些接口在上述rtc_device结构体中的struct rtc_class_ops *ops成员变量中，rtc_class_ops是 RTC 设备的最底层操作函数集合，包括读取 RTC 设备时间、设置 RTC 设备时间等操作：

// kernel/include/linux/rtc.h
/*
 * For these RTC methods the device parameter is the physical device
 * on whatever bus holds the hardware (I2C, Platform, SPI, etc), which
 * was passed to rtc_device_register().  Its driver_data normally holds
 * device state, including the rtc_device pointer for the RTC.
 *
 * Most of these methods are called with rtc_device.ops_lock held,
 * through the rtc_*(struct rtc_device *, ...) calls.
 *
 * The (current) exceptions are mostly filesystem hooks:
 *   - the proc() hook for procfs
 */
struct rtc_class_ops {
	int (*ioctl)(struct device *, unsigned int, unsigned long);
	int (*read_time)(struct device *, struct rtc_time *);
	int (*set_time)(struct device *, struct rtc_time *);
	int (*read_alarm)(struct device *, struct rtc_wkalrm *);
	int (*set_alarm)(struct device *, struct rtc_wkalrm *);
	int (*proc)(struct device *, struct seq_file *);
	int (*alarm_irq_enable)(struct device *, unsigned int enabled);
	int (*read_offset)(struct device *, long *offset);
	int (*set_offset)(struct device *, long offset);
	int (*param_get)(struct device *, struct rtc_param *param);
	int (*param_set)(struct device *, struct rtc_param *param);
};

通过函数名，我们可以清晰地理解每个函数的功能，如读取/设置时间、读取/设置闹钟、闹钟中断使能控制等。rtc_class_ops具体的操作集需要根据所使用的 RTC 设备来实现。

以 BSP 源码中的 PCF8563驱动为例进行说明：

// kernel/drivers/rtc/rtc-pcf8563.c
static const struct rtc_class_ops pcf8563_rtc_ops = {
	.ioctl		= pcf8563_rtc_ioctl,
	.read_time	= pcf8563_rtc_read_time,
	.set_time	= pcf8563_rtc_set_time,
	.read_alarm	= pcf8563_rtc_read_alarm,
	.set_alarm	= pcf8563_rtc_set_alarm,
	.alarm_irq_enable = pcf8563_irq_enable,
};

这些操作函数在 PCF8563驱动中根据硬件的具体接口实现，这些接口一般会根据实际的硬件直接操作寄存器，并通过rtc_class_ops结构体指针提供给 RTC 子系统。通过这些函数，内核可以实现对 PCF8563 模块的控制。

注意：rtc_class_ops中的这些函数仅是对 RTC 设备的底层操作函数，并非提供给应用层的file_operations操作集。Linux 内核提供了一个通用的 RTC 字符设备驱动文件drivers/rtc/rtc-dev.c，该文件实现了所有 RTC 设备共用的file_operations操作集。

rtc_init 函数实现了 RTC 子系统的初始化，相关源码如下：

// kernel/drivers/rtc/class.c
static int __init rtc_init(void)
{
    rtc_class = class_create(THIS_MODULE, "rtc");
    if (IS_ERR(rtc_class)) {
        pr_err("couldn't create class\n");
        return PTR_ERR(rtc_class);
    }
    rtc_class->pm = RTC_CLASS_DEV_PM_OPS;
    rtc_dev_init();
    return 0;
}
subsys_initcall(rtc_init);

在 RTC 子系统初始化过程中，主要完成了rtc_class类的分配以及 RTC 设备的rtc_devt设备初始化。alloc_chrdev_region函数用于动态分配设备号。调用过程如下：

rtc_init
  ---> class_create(THIS_MODULE, "rtc")         // 创建 rtc_class 类。
    ---> rtc_dev_init()
      ---> alloc_chrdev_region(&rtc_devt, 0, RTC_DEV_MAX, "rtc")    // 为 rtc 设备分配子设备号范围0~15，主设备号随机分配，最终结果存储在 rtc_devt 中。

RTC core 代码说明

RTC core 层在 Linux 内核中负责管理和调度与 RTC 相关的设备资源，并提供对 RTC 设备的统一接口。

RTC 驱动层准备好 rtc_class_ops 结构体后，即可在 RTC core 层通过接口 devm_rtc_device_register 向 Linux 内核注册 rtc 资源。

用户层接口代码说明

procfs 接口函数：

调用rtc_proc_add_device函数将 RTC 设备添加到 proc 文件系统。
```
// kernel/drivers/rtc/proc.c
void rtc_proc_add_device(struct rtc_device *rtc)
{
  if (is_rtc_hctosys(rtc))
    proc_create_single_data("driver/rtc", 0, NULL, rtc_proc_show,
          rtc);
}
```
rtc_proc_add_device 函数的主要作用是将 RTC 设备的信息暴露给用户空间，通过 /proc 文件系统提供一个接口，使得用户空间程序可以方便地读取 RTC 设备的状态和配置信息。这样，用户空间程序就能以一种标准化的方式获取内核中设备的信息，而无需直接访问设备驱动的内部数据结构。

rtc_proc_add_device函数执行成功后会在 /proc 目录下创建一个名为 driver/rtc 的文件，这个文件是与 rtc 设备关联的，其中内容一般如下：
```
root@buildroot:~# cat /proc/driver/rtc
rtc_time        : 00:01:00
rtc_date        : 1970-01-01
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
```
/proc/driver/rtc 文件提供了关于 RTC 设备状态的详细信息，该文件中信息解释如下：
1. 查看 RTC 时间
  - 文件中显示的 rtc_time 和 rtc_date 分别表示 RTC 设备当前的小时、分钟、秒和年、月、日。这对于验证 RTC 设备是否正确运行非常有用。
2. 检查闹钟设置
  - alrm_time 和 alrm_date 显示了 RTC 设备的闹钟设置。如果这些值不是预期的值，可能需要重新配置闹钟。
  - alarm_IRQ 表示是否有中断请求（IRQ）与闹钟相关联。如果设置为 yes，则表示 RTC 设备支持闹钟中断。
  - alrm_pending 表示是否有待处理的闹钟事件。
3. 监控中断状态
  - update IRQ enabled 和 periodic IRQ enabled 显示了 RTC 设备是否启用了更新中断和周期性中断。这些中断可以用于定时任务或事件触发。
  - periodic IRQ frequency 和 max user IRQ frequency 提供了关于周期性中断频率的信息，这对于需要精确定时的应用非常重要。
4. 时间格式
  - 24hr 指示 RTC 设备是否使用24小时制。这对于需要在12小时制和24小时制之间转换的应用来说是一个重要的信息。
/proc/driver/rtc 文件的常见使用场景如下：
- 系统监控：用户可以使用这个文件来监控 RTC 设备的状态，确保时间同步和闹钟功能正常工作。
- 故障排除：如果 RTC 设备出现问题，如时间不准确或闹钟不触发，这个文件可以提供故障排除的线索。
- 配置验证：用户可以在配置 RTC 设备后检查这个文件，以验证配置是否正确应用。
- 应用开发：用户在开发需要与 RTC 设备交互的应用时，可以参考这个文件来获取设备的状态和能力信息。

ioctl 接口函数：

调用 cdev_init 函数初始化 RTC 设备的字符设备结构（rtc->char_dev），并将其文件操作函数指针设置为 rtc_dev_fops，这是一个结构体，包含了 RTC 设备的文件操作函数，当用户态的程序打开、读写或执行其他操作于与设备相关联的文件时，内核会调用这些函数。
```
// kernel/drivers/rtc/dev.c
static const struct file_operations rtc_dev_fops = {
  .owner		= THIS_MODULE,
  .llseek		= no_llseek,
  .read		= rtc_dev_read,
  .poll		= rtc_dev_poll,
  .unlocked_ioctl	= rtc_dev_ioctl,
#ifdef CONFIG_COMPAT
  .compat_ioctl	= rtc_dev_compat_ioctl,
#endif
  .open		= rtc_dev_open,
  .release	= rtc_dev_release,
  .fasync		= rtc_dev_fasync,
};
```
rtc_dev_fops 是在用户态下使用的。在 Linux 内核中，struct file_operations（通常通过指向该结构的指针 fops 引用）定义了一系列文件操作函数，这些函数实现了对设备文件的操作。当用户态的程序通过 ioctl 函数打开、读写或执行其他操作于与设备相关联的文件时，内核会调用这些函数。

rtc_dev_fops 结构体定义了一组与 RTC 设备交互的文件操作，包括：
- .owner：指示哪个模块拥有这些文件操作。通常设置为 THIS_MODULE，表示当前模块。
- .llseek：文件定位操作，no_llseek 表示该设备不支持常规的文件定位操作。
- .read：从 RTC 设备读取数据的函数，用户态程序调用 read() 系统调用时会使用。
- .poll：轮询函数，用于非阻塞 I/O 操作，例如，当使用 select() 或 poll() 系统调用时。
- .unlocked_ioctl：执行设备特定操作的函数，如获取或设置 RTC 时间。ioctl() 系统调用会使用此函数。
- .compat_ioctl：兼容模式下的 ioctl 函数，用于支持32位程序在64位系统上的运行。
- .open：打开 RTC 设备文件时调用的函数。
- .release：关闭 RTC 设备文件时调用的函数。
- .fasync：用于异步 I/O 通知的函数。
- 这些操作函数在用户态程序通过文件系统与 RTC 设备交互时被内核调用。例如，当用户程序打开 /dev/rtcN 设备文件时，内核会调用 rtc_dev_open 函数；当用户程序读取该文件时，内核会调用 rtc_dev_read 函数。
- 这里需要说明 rtc_dev_ioctl 函数，它是 RTC 驱动中处理 I/O 控制操作的核心函数，主要负责根据传入的命令和参数执行相应的 RTC 操作：
```
kernel/drivers/rtc/dev.c
static long rtc_dev_ioctl(struct file *file,
        unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
  int err = 0;
  struct rtc_device *rtc = file->private_data;
  const struct rtc_class_ops *ops = rtc->ops;
  struct rtc_time tm;
  struct rtc_wkalrm alarm;
  struct rtc_param param;
  void __user *uarg = (void __user *)arg;

  err = mutex_lock_interruptible(&rtc->ops_lock);
  if (err)
    return err;

  /* check that the calling task has appropriate permissions
  * for certain ioctls. doing this check here is useful
  * to avoid duplicate code in each driver.
  */
  switch (cmd) {
  case RTC_EPOCH_SET:
  case RTC_SET_TIME:
  case RTC_PARAM_SET:
    if (!capable(CAP_SYS_TIME))
      err = -EACCES;
    break;

  case RTC_IRQP_SET:
    if (arg > rtc->max_user_freq && !capable(CAP_SYS_RESOURCE))
      err = -EACCES;
    break;

  case RTC_PIE_ON:
    if (rtc->irq_freq > rtc->max_user_freq &&
        !capable(CAP_SYS_RESOURCE))
      err = -EACCES;
    break;
  }
  ……
}
```
  当应用程序通过ioctl函数进行时间设置/读取、闹钟设置/读取等操作时，rtc_dev_ioctl函数将被调用。rtc_dev_ioctl最终会通过调用rtc_class_ops底层操作集中的read_time、set_time等函数，执行对具体 RTC 设备的读写操作。

将上述代码串连起来，用户态程序与 RTC 设备交互的时序图如下所示：

具体说明如下：

用户态程序：
- 发起 ioctl() 系统调用，请求对 RTC 设备进行操作。
RTC 用户接口 (rtc_dev_fops)：
- 接收到 ioctl() 调用后，调用 rtc_dev_ioctl() 函数处理具体的命令。
- RTC 用户接口是用户态与内核之间的桥梁。
RTC core：
- 如果是首次使用 RTC 设备，调用 __devm_rtc_register_device() 进行设备注册。
- 调用 rtc_dev_prepare() 准备设备资源。
- 初始化 rtc_class_ops，设置底层操作函数集。
- 根据用户态程序的命令，调用对应的底层操作函数（如 read_time、set_time、set_alarm 等）。
RTC 驱动：
- 提供底层操作函数集（rtc_class_ops），直接与 RTC 硬件交互。
- 执行具体的硬件操作，并将结果返回给 RTC core。
返回结果：
- 操作结果逐层返回到用户态程序，用户态程序根据返回结果继续执行。

4.3.12.3. 内核配置

通过 ./bd.sh boot menuconfig 命令进入 Linux 内核的配置界面，在 menuconfig 界面中，按照以下路径导航到 RTC 配置选项：

Device Drivers  --->
     Real Time Clock  --->

然后根据需要选择所需的配置项，一般的配置如下：

CONFIG_RTC_LIB=y
CONFIG_RTC_CLASS=y
CONFIG_RTC_HCTOSYS=y
CONFIG_RTC_HCTOSYS_DEVICE="rtc0"
CONFIG_RTC_SYSTOHC=y
CONFIG_RTC_SYSTOHC_DEVICE="rtc0"
CONFIG_RTC_DEBUG=y
CONFIG_RTC_NVMEM=y

CONFIG_RTC_INTF_SYSFS=y
CONFIG_RTC_INTF_PROC=y
CONFIG_RTC_INTF_DEV=y

这些配置项的解释如下：

核心配置项：

CONFIG_RTC_LIB=y
- 启用 RTC 库支持。该选项启用 RTC 的基本操作函数库，供其他模块或驱动使用。
CONFIG_RTC_CLASS=y
- 启用 RTC 类。此选项创建一个 RTC 子系统，使得内核能够管理多个 RTC 设备，并向用户提供相关的接口。
CONFIG_RTC_HCTOSYS=y
- 启用系统从 RTC 设置时间的功能。内核在启动时会从指定的 RTC 设备（由 CONFIG_RTC_HCTOSYS_DEVICE 配置指定）读取时间，并将其用作系统时间。
CONFIG_RTC_HCTOSYS_DEVICE="rtc0"
- 设置从哪个 RTC 设备读取时间。此选项指定内核启动时将 rtc0 设备的时间作为系统时间。
CONFIG_RTC_SYSTOHC=y
- 启用系统时间写回 RTC 的功能。该选项会让内核将当前系统时间保存回指定的 RTC 设备。
CONFIG_RTC_SYSTOHC_DEVICE="rtc0"
- 设置哪个 RTC 设备用于保存系统时间。该选项指定将系统时间写回 rtc0 设备。
CONFIG_RTC_DEBUG=y
- 启用 RTC 的调试信息输出。开启后，会输出更多的调试信息，有助于调试 RTC 相关问题。
CONFIG_RTC_NVMEM=y
- 启用 RTC 的非易失性存储支持。该选项使 RTC 能够提供一个用于存储配置信息的非易失性存储区域。

RTC 接口相关配置项：

CONFIG_RTC_INTF_SYSFS=y
- 启用 RTC 的 sysfs 接口。这会在 /sys/class/rtc/ 目录下创建 RTC 设备的相关信息，允许用户通过 sysfs 接口与 RTC 设备交互。
CONFIG_RTC_INTF_PROC=y
- 启用 RTC 的 proc 接口。内核会创建与 RTC 相关的 /proc/rtc 文件，允许通过 proc 文件系统与 RTC 设备进行交互。
CONFIG_RTC_INTF_DEV=y
- 启用 RTC 的字符设备接口。该选项允许 RTC 设备出现在 /dev/rtcN 中，供用户空间应用程序（如 hwclock）进行读写操作。

另外， X5 芯片内置一个 RTC 模块（/dev/rtc0）, X5 EVB 当前外置一个 PCF8563 （/dev/rtc1），所以会开启下面选项：

CONFIG_RTC_DRV_DWAPB=y     # /dev/rtc0
CONFIG_RTC_DRV_PCF8563=m   # /dev/rtc1

这两个配置项的解释如下：

CONFIG_RTC_DRV_DWAPB=y
- 启用 DWAPB 驱动，该驱动支持 X5 芯片内置的 RTC 模块。此选项会使内核识别并驱动 /dev/rtc0 设备，使得 X5 芯片内置 RTC 可以作为系统时间源使用。
CONFIG_RTC_DRV_PCF8563=m
- 启用 PCF8563 RTC 驱动，并将其作为模块加载（m 表示模块）。该驱动支持外置的 PCF8563 RTC 芯片（X5 EVB 中通过 I2C 接口连接）。通过加载这个模块，外置的 PCF8563 RTC 可以被识别并作为 /dev/rtc1 设备使用。

4.3.12.4. RTC 使用简介

RTC 测试方式

驱动加载成功后，会出现 /dev/rtcN 设备节点：

root@buildroot:~# ls /dev/rtc*
/dev/rtc  /dev/rtc0  /dev/rtc1

可以看到系统当前有两个 RTC 设备， /dev/rtc0 和 /dev/rtc1，分别对应内置 RTC 模块 rtc-dwapb 以及外置 RTCPCF8563，具体的对应关系可以从内核启动日志中获知：

root@buildroot:~# dmesg | grep rtc
[    0.577125] dw-rtc 31010000.rtc: prescaler set to: 24000000
[    0.577462] dw-rtc 31010000.rtc: char device (253:0)
[    0.577474] dw-rtc 31010000.rtc: registered as rtc0
[    0.577491] dw-rtc 31010000.rtc: setting system clock to 1970-01-01T00:00:00 UTC (0)
[    1.306790] rtc-pcf8563 4-0051: pcf8563_probe
[    1.308632] rtc-pcf8563 4-0051: low voltage detected, date/time is not reliable.
[    1.309614] rtc rtc1: read_time: fail to read: -22
[    1.309838] rtc-pcf8563 4-0051: char device (253:1)
[    1.309854] rtc-pcf8563 4-0051: registered as rtc1

所以，/dev/rtc0 即为内置 RTC-dwapb，而 /dev/rtc1 即为外置 RTC PCF8563。

系统默认使用的是 /dev/rtc0 作为主 RTC 设备 /dev/rtc：

root@buildroot:~# ls -l  /dev/rtc
lrwxrwxrwx 1 root root 4 Jan  1 00:00 /dev/rtc -> rtc0

这里就是对应的内置 rtc-dwapb，可以使用以下命令进行测试。

# 测试命令
date -s "2024/01/01 17:00:00"				# 设置系统时间
hwclock -w						# 将系统时间写入 RTC
hwclock -r						# 读取 RTC 时间，确认时间是否写入成功
date							# 读取系统时间

此时可以通过 /proc 接口来验证配置结果：

root@buildroot:~# cat /proc/driver/rtc
rtc_time        : 00:15:09
rtc_date        : 1970-01-01
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
root@buildroot:~# date -s "2024/01/01 17:00:00"
Mon Jan  1 17:00:00 UTC 2024
root@buildroot:~# hwclock -w
root@buildroot:~# hwclock -r
Mon Jan  1 17:00:11 2024  0.000000 seconds
root@buildroot:~# date
Mon Jan  1 17:00:14 UTC 2024
root@buildroot:~# cat /proc/driver/rtc
rtc_time        : 17:00:20
rtc_date        : 2024-01-01
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

可以看到 rtc_time 已经被成功配置了。

外置 RTC 模块 PCF8563 的基本测试方法可以参考 RTC 接口章节。