RTC vs horloge système

Les RTC ne doivent pas être confondues avec l'horloge système, qui est une horloge logicielle gérée par le noyau et utilisée dans gettimeofday(2) et time(2), ainsi que pour le marquage temporel des fichiers, etc. L'horloge système indique le nombre de secondes et microsecondes écoulées depuis un instant de départ, défini comme depuis l'époque POSIX : 1er janvier 1970 à 00:00:00 (UTC). (Une mise en œuvre usuelle compte le nombre d'interruptions, une par pulsation à une fréquence de 100, 250 ou 1000 Hz.) C'est-à-dire qu'elle est supposée renvoyer l'heure locale, comme le font les RTC.

Une différence clé entre une RTC et l'horloge système est qu'une RTC fonctionne même lorsque le système est dans un état de veille d'alimentation (incluant « éteint ») et que l'horloge système ne peut fonctionner. Jusqu'à son initialisation, l'horloge système ne peut indiquer que le temps écoulé depuis le démarrage du système mais pas celui depuis l'époque POSIX. Ainsi, au démarrage et après la sortie de veille, l'horloge système sera souvent réglée à l'heure locale actuelle en utilisant une RTC. Les systèmes sans RTC ont besoin de régler leur horloge système par un autre moyen, peut-être à travers le réseau ou en entrant les valeurs à la main.

Fonctionnalités d'une RTC

Les RTC peuvent être lues et réglées avec hwclock(8), ou directement en utilisant les ioctl(2) listés ci-dessous.

En plus du compte de la date et de l'heure, de nombreuses RTC peuvent aussi générer des interruptions :

• à chaque mise à jour de l'horloge (c.-à-d.. une fois par seconde) ;
• à des intervalles réguliers, de fréquence réglable à une puissance de 2 entre 2 Hz et 8192 Hz ;
• lorsque la date d'une alarme réglée auparavant est atteinte.

Chacune de ces sources d'interruptions peut être activée ou désactivée séparément. Sur de nombreux systèmes, l'interruption venant de l'alarme peut être configurée comme un événement déclenchant le réveil du système, et ainsi sortir le système d'un état de veille d'alimentation comme la veille en RAM (STR, appelée S3 dans les systèmes ACPI), l'hibernation (appelée S4 dans les systèmes ACPI) ou même l'extinction (appelée S5 dans les systèmes ACPI). Sur certains systèmes, la pile de secours de la RTC ne peut générer d'interruptions, alors qu'une autre le peut.

Le périphérique /dev/rtc (ou /dev/rtc0, /dev/rtc1, etc.) est en lecture seule et un seul accès simultané est possible. Un processus appelant read(2) ou select(2) est bloqué jusqu'à la réception de l'interruption RTC suivante. Suite à l'interruption, le processus peut lire un entier long, dont l'octet de poids faible contient le type d'interruption qui vient de se produire et les 3 octets restants contiennent le nombre d'interruptions depuis le dernier appel à read(2).

Interface ioctl(2)

Les appels ioctl(2) suivants sont définis sur les descripteurs des fichiers associés aux périphériques RTC :

RTC_RD_TIME

Renvoie l'heure de cette RTC dans la structure suivante :

struct rtc_time {
    int tm_sec;
    int tm_min;
    int tm_hour;
    int tm_mday;
    int tm_mon;
    int tm_year;
    int tm_wday;     /* non utilisé */
    int tm_yday;     /* non utilisé */
    int tm_isdst;    /* non utilisé */
};
    

Les membres de cette structure ont les mêmes sens et les mêmes portées que la ceux de la structure tm décrite dans gmtime(3). Un pointeur vers cette structure est attendu en troisième paramètre pour ioctl(2).

RTC_SET_TIME

Règle cette horloge RTC à l'heure spécifiée par la structure rtc_time vers laquelle pointe le troisième paramètre passé à ioctl(2). Pour pouvoir modifier l'heure RTC, le processus doit être privilégié (i.e. disposer du droit CAP_SYS_TIME).

RTC_ALM_READ, RTC_ALM_SET

Lit et règle l'heure d'alarme, pour les horloges RTC qui gèrent les alarmes. L'interruption venant de l'alarme doit être activée ou désactivée séparément en utilisant respectivement les requêtes RTC_AIE_ON ou RTC_AIE_OFF. Le troisième paramètre d'ioctl(2) est un pointeur vers une structure rtc_time. Seuls les champs tm_sec, tm_min, et tm_hour de cette structure sont utilisés.

RTC_IRQP_READ, RTC_IRQP_SET

Lit et règle la fréquence des interruptions, pour les horloges RTC gérant les interruptions périodiques. L'interruption périodique doit être activée ou désactivée séparément en utilisant respectivement les requêtes RTC_PIE_ON ou RTC_PIE_OFF. Le troisième paramètre d'ioctl(2) est un unsigned long * ou un unsigned long respectivement. La valeur représente la fréquence en interruptions par seconde. Le jeu des fréquences permises est l'ensemble des multiples de deux entre 2 et 8192. Seul un processus privilégié (i.e. disposant du droit CAP_SYS_RESOURCE) peut régler une fréquence supérieure à celle spécifiée dans /proc/sys/dev/rtc/max-user-freq, par défaut 64.

RTC_AIE_ON, RTC_AIE_OFF

Active ou désactive l'interruption venant de l'alarme, pour les RTC qui gèrent les alarmes. Le troisième paramètre d'ioctl(2) est ignoré.

RTC_UIE_ON, RTC_UIE_OFF

Active ou désactive l'interruption à chaque mise à jour, pour les horloges gérant cette interruption envoyée chaque seconde. Le troisième paramètre d'ioctl(2) est ignoré.

RTC_PIE_ON, RTC_PIE_OFF

Active ou désactive l'interruption périodique, pour les RTC gérant ces interruptions périodiques. Le troisième paramètre d'ioctl(2) est ignoré. Seul un processus privilégié (i.e. disposant du droit CAP_SYS_RESOURCE) peut régler une fréquence supérieure à celle spécifiée dans /proc/sys/dev/rtc/max-user-freq.

RTC_EPOCH_READ, RTC_EPOCH_SET

De nombreuses RTC codent l'année dans un registre de 8 bits, interprété soit comme un nombre binaire de 8 bits, soit comme un nombre BCD. Dans les deux cas, le nombre est interprété relativement à l'époque de cette RTC. L'époque de la RTC est initialisé à 1900 sur la plupart des systèmes, sauf sur Alpha et Mips où il peut être initialisé à 1952, 1980 ou 2000, suivant la valeur du registre RTC destiné à l'année. Avec certaines RTC, ces opérations peuvent être utilisées respectivement pour lire ou régler l'époque de la RTC. Le troisième paramètre ioctl(2) est respectivement un unsigned long * ou un unsigned long, et la valeur renvoyée (ou assignée) est l'époque. Pour régler l'époque RTC, le processus doit être privilégié (c'est-à-dire disposer de la capacité CAP_SYS_TIME).

RTC_WKALM_RD, RTC_WKALM_SET

Certaines RTC disposent d'une interface pour les alarmes plus puissante, utilisant ces ioctl pour lire ou écrire l'heure de l'alarme de la RTC avec cette structure :

struct rtc_wkalrm {
    unsigned char enabled;
    unsigned char pending;
    struct rtc_time time;
};

L'attribut enabled est utilisé pour activer ou désactiver l'interruption venant de l'alarme, ou pour lire son état actuel ; lorsque ces appels sont utilisés, RTC_AIE_ON et RTC_AIE_OFF ne sont pas utilisés. L'attribut pending est utilisé par RTC_WKALM_RD pour signaler une interruption en attente (c'est en général inutile sous Linux, excepté lors du dialogue avec la RTC gérée par un microcode EFI). Le champ time est autant utilisé par RTC_ALM_READ et RTC_ALM_SET, excepté que les champs tm_mday, tm_mon et tm_year sont également valides. Un pointeur vers cette structure doit être passé en troisième paramètre ioctl(2).