[PATCH] Documentation/rtc.txt updates (for rtc class)
[linux-2.6.git] / Documentation / rtc.txt
1
2         Real Time Clock (RTC) Drivers for Linux
3         =======================================
4
5 When Linux developers talk about a "Real Time Clock", they usually mean
6 something that tracks wall clock time and is battery backed so that it
7 works even with system power off.  Such clocks will normally not track
8 the local time zone or daylight savings time -- unless they dual boot
9 with MS-Windows -- but will instead be set to Coordinated Universal Time
10 (UTC, formerly "Greenwich Mean Time").
11
12 The newest non-PC hardware tends to just count seconds, like the time(2)
13 system call reports, but RTCs also very commonly represent time using
14 the Gregorian calendar and 24 hour time, as reported by gmtime(3).
15
16 Linux has two largely-compatible userspace RTC API families you may
17 need to know about:
18
19     *   /dev/rtc ... is the RTC provided by PC compatible systems,
20         so it's not very portable to non-x86 systems.
21
22     *   /dev/rtc0, /dev/rtc1 ... are part of a framework that's
23         supported by a wide variety of RTC chips on all systems.
24
25 Programmers need to understand that the PC/AT functionality is not
26 always available, and some systems can do much more.  That is, the
27 RTCs use the same API to make requests in both RTC frameworks (using
28 different filenames of course), but the hardware may not offer the
29 same functionality.  For example, not every RTC is hooked up to an
30 IRQ, so they can't all issue alarms; and where standard PC RTCs can
31 only issue an alarm up to 24 hours in the future, other hardware may
32 be able to schedule one any time in the upcoming century.
33
34
35         Old PC/AT-Compatible driver:  /dev/rtc
36         --------------------------------------
37
38 All PCs (even Alpha machines) have a Real Time Clock built into them.
39 Usually they are built into the chipset of the computer, but some may
40 actually have a Motorola MC146818 (or clone) on the board. This is the
41 clock that keeps the date and time while your computer is turned off.
42
43 ACPI has standardized that MC146818 functionality, and extended it in
44 a few ways (enabling longer alarm periods, and wake-from-hibernate).
45 That functionality is NOT exposed in the old driver.
46
47 However it can also be used to generate signals from a slow 2Hz to a
48 relatively fast 8192Hz, in increments of powers of two. These signals
49 are reported by interrupt number 8. (Oh! So *that* is what IRQ 8 is
50 for...) It can also function as a 24hr alarm, raising IRQ 8 when the
51 alarm goes off. The alarm can also be programmed to only check any
52 subset of the three programmable values, meaning that it could be set to
53 ring on the 30th second of the 30th minute of every hour, for example.
54 The clock can also be set to generate an interrupt upon every clock
55 update, thus generating a 1Hz signal.
56
57 The interrupts are reported via /dev/rtc (major 10, minor 135, read only
58 character device) in the form of an unsigned long. The low byte contains
59 the type of interrupt (update-done, alarm-rang, or periodic) that was
60 raised, and the remaining bytes contain the number of interrupts since
61 the last read.  Status information is reported through the pseudo-file
62 /proc/driver/rtc if the /proc filesystem was enabled.  The driver has
63 built in locking so that only one process is allowed to have the /dev/rtc
64 interface open at a time.
65
66 A user process can monitor these interrupts by doing a read(2) or a
67 select(2) on /dev/rtc -- either will block/stop the user process until
68 the next interrupt is received. This is useful for things like
69 reasonably high frequency data acquisition where one doesn't want to
70 burn up 100% CPU by polling gettimeofday etc. etc.
71
72 At high frequencies, or under high loads, the user process should check
73 the number of interrupts received since the last read to determine if
74 there has been any interrupt "pileup" so to speak. Just for reference, a
75 typical 486-33 running a tight read loop on /dev/rtc will start to suffer
76 occasional interrupt pileup (i.e. > 1 IRQ event since last read) for
77 frequencies above 1024Hz. So you really should check the high bytes
78 of the value you read, especially at frequencies above that of the
79 normal timer interrupt, which is 100Hz.
80
81 Programming and/or enabling interrupt frequencies greater than 64Hz is
82 only allowed by root. This is perhaps a bit conservative, but we don't want
83 an evil user generating lots of IRQs on a slow 386sx-16, where it might have
84 a negative impact on performance. This 64Hz limit can be changed by writing
85 a different value to /proc/sys/dev/rtc/max-user-freq. Note that the
86 interrupt handler is only a few lines of code to minimize any possibility
87 of this effect.
88
89 Also, if the kernel time is synchronized with an external source, the 
90 kernel will write the time back to the CMOS clock every 11 minutes. In 
91 the process of doing this, the kernel briefly turns off RTC periodic 
92 interrupts, so be aware of this if you are doing serious work. If you
93 don't synchronize the kernel time with an external source (via ntp or
94 whatever) then the kernel will keep its hands off the RTC, allowing you
95 exclusive access to the device for your applications.
96
97 The alarm and/or interrupt frequency are programmed into the RTC via
98 various ioctl(2) calls as listed in ./include/linux/rtc.h
99 Rather than write 50 pages describing the ioctl() and so on, it is
100 perhaps more useful to include a small test program that demonstrates
101 how to use them, and demonstrates the features of the driver. This is
102 probably a lot more useful to people interested in writing applications
103 that will be using this driver.  See the code at the end of this document.
104
105 (The original /dev/rtc driver was written by Paul Gortmaker.)
106
107
108         New portable "RTC Class" drivers:  /dev/rtcN
109         --------------------------------------------
110
111 Because Linux supports many non-ACPI and non-PC platforms, some of which
112 have more than one RTC style clock, it needed a more portable solution
113 than expecting a single battery-backed MC146818 clone on every system.
114 Accordingly, a new "RTC Class" framework has been defined.  It offers
115 three different userspace interfaces:
116
117     *   /dev/rtcN ... much the same as the older /dev/rtc interface
118
119     *   /sys/class/rtc/rtcN ... sysfs attributes support readonly
120         access to some RTC attributes.
121
122     *   /proc/driver/rtc ... the first RTC (rtc0) may expose itself
123         using a procfs interface.  More information is (currently) shown
124         here than through sysfs.
125
126 The RTC Class framework supports a wide variety of RTCs, ranging from those
127 integrated into embeddable system-on-chip (SOC) processors to discrete chips
128 using I2C, SPI, or some other bus to communicate with the host CPU.  There's
129 even support for PC-style RTCs ... including the features exposed on newer PCs
130 through ACPI.
131
132 The new framework also removes the "one RTC per system" restriction.  For
133 example, maybe the low-power battery-backed RTC is a discrete I2C chip, but
134 a high functionality RTC is integrated into the SOC.  That system might read
135 the system clock from the discrete RTC, but use the integrated one for all
136 other tasks, because of its greater functionality.
137
138 The ioctl() calls supported by /dev/rtc are also supported by the RTC class
139 framework.  However, because the chips and systems are not standardized,
140 some PC/AT functionality might not be provided.  And in the same way, some
141 newer features -- including those enabled by ACPI -- are exposed by the
142 RTC class framework, but can't be supported by the older driver.
143
144     *   RTC_RD_TIME, RTC_SET_TIME ... every RTC supports at least reading
145         time, returning the result as a Gregorian calendar date and 24 hour
146         wall clock time.  To be most useful, this time may also be updated.
147
148     *   RTC_AIE_ON, RTC_AIE_OFF, RTC_ALM_SET, RTC_ALM_READ ... when the RTC
149         is connected to an IRQ line, it can often issue an alarm IRQ up to
150         24 hours in the future.
151
152     *   RTC_WKALM_SET, RTC_WKALM_READ ... RTCs that can issue alarms beyond
153         the next 24 hours use a slightly more powerful API, which supports
154         setting the longer alarm time and enabling its IRQ using a single
155         request (using the same model as EFI firmware).
156
157     *   RTC_UIE_ON, RTC_UIE_OFF ... if the RTC offers IRQs, it probably
158         also offers update IRQs whenever the "seconds" counter changes.
159         If needed, the RTC framework can emulate this mechanism.
160
161     *   RTC_PIE_ON, RTC_PIE_OFF, RTC_IRQP_SET, RTC_IRQP_READ ... another
162         feature often accessible with an IRQ line is a periodic IRQ, issued
163         at settable frequencies (usually 2^N Hz).
164
165 In many cases, the RTC alarm can be a system wake event, used to force
166 Linux out of a low power sleep state (or hibernation) back to a fully
167 operational state.  For example, a system could enter a deep power saving
168 state until it's time to execute some scheduled tasks.
169
170
171 -------------------- 8< ---------------- 8< -----------------------------
172
173 /*
174  *      Real Time Clock Driver Test/Example Program
175  *
176  *      Compile with:
177  *                   gcc -s -Wall -Wstrict-prototypes rtctest.c -o rtctest
178  *
179  *      Copyright (C) 1996, Paul Gortmaker.
180  *
181  *      Released under the GNU General Public License, version 2,
182  *      included herein by reference.
183  *
184  */
185
186 #include <stdio.h>
187 #include <linux/rtc.h>
188 #include <sys/ioctl.h>
189 #include <sys/time.h>
190 #include <sys/types.h>
191 #include <fcntl.h>
192 #include <unistd.h>
193 #include <stdlib.h>
194 #include <errno.h>
195
196
197 /*
198  * This expects the new RTC class driver framework, working with
199  * clocks that will often not be clones of what the PC-AT had.
200  * Use the command line to specify another RTC if you need one.
201  */
202 static const char default_rtc[] = "/dev/rtc0";
203
204
205 int main(int argc, char **argv)
206 {
207         int i, fd, retval, irqcount = 0;
208         unsigned long tmp, data;
209         struct rtc_time rtc_tm;
210         const char *rtc = default_rtc;
211
212         switch (argc) {
213         case 2:
214                 rtc = argv[1];
215                 /* FALLTHROUGH */
216         case 1:
217                 break;
218         default:
219                 fprintf(stderr, "usage:  rtctest [rtcdev]\n");
220                 return 1;
221         }
222
223         fd = open(rtc, O_RDONLY);
224
225         if (fd ==  -1) {
226                 perror(rtc);
227                 exit(errno);
228         }
229
230         fprintf(stderr, "\n\t\t\tRTC Driver Test Example.\n\n");
231
232         /* Turn on update interrupts (one per second) */
233         retval = ioctl(fd, RTC_UIE_ON, 0);
234         if (retval == -1) {
235                 if (errno == ENOTTY) {
236                         fprintf(stderr,
237                                 "\n...Update IRQs not supported.\n");
238                         goto test_READ;
239                 }
240                 perror("ioctl");
241                 exit(errno);
242         }
243
244         fprintf(stderr, "Counting 5 update (1/sec) interrupts from reading %s:",
245                         rtc);
246         fflush(stderr);
247         for (i=1; i<6; i++) {
248                 /* This read will block */
249                 retval = read(fd, &data, sizeof(unsigned long));
250                 if (retval == -1) {
251                         perror("read");
252                         exit(errno);
253                 }
254                 fprintf(stderr, " %d",i);
255                 fflush(stderr);
256                 irqcount++;
257         }
258
259         fprintf(stderr, "\nAgain, from using select(2) on /dev/rtc:");
260         fflush(stderr);
261         for (i=1; i<6; i++) {
262                 struct timeval tv = {5, 0};     /* 5 second timeout on select */
263                 fd_set readfds;
264
265                 FD_ZERO(&readfds);
266                 FD_SET(fd, &readfds);
267                 /* The select will wait until an RTC interrupt happens. */
268                 retval = select(fd+1, &readfds, NULL, NULL, &tv);
269                 if (retval == -1) {
270                         perror("select");
271                         exit(errno);
272                 }
273                 /* This read won't block unlike the select-less case above. */
274                 retval = read(fd, &data, sizeof(unsigned long));
275                 if (retval == -1) {
276                         perror("read");
277                         exit(errno);
278                 }
279                 fprintf(stderr, " %d",i);
280                 fflush(stderr);
281                 irqcount++;
282         }
283
284         /* Turn off update interrupts */
285         retval = ioctl(fd, RTC_UIE_OFF, 0);
286         if (retval == -1) {
287                 perror("ioctl");
288                 exit(errno);
289         }
290
291 test_READ:
292         /* Read the RTC time/date */
293         retval = ioctl(fd, RTC_RD_TIME, &rtc_tm);
294         if (retval == -1) {
295                 perror("ioctl");
296                 exit(errno);
297         }
298
299         fprintf(stderr, "\n\nCurrent RTC date/time is %d-%d-%d, %02d:%02d:%02d.\n",
300                 rtc_tm.tm_mday, rtc_tm.tm_mon + 1, rtc_tm.tm_year + 1900,
301                 rtc_tm.tm_hour, rtc_tm.tm_min, rtc_tm.tm_sec);
302
303         /* Set the alarm to 5 sec in the future, and check for rollover */
304         rtc_tm.tm_sec += 5;
305         if (rtc_tm.tm_sec >= 60) {
306                 rtc_tm.tm_sec %= 60;
307                 rtc_tm.tm_min++;
308         }
309         if  (rtc_tm.tm_min == 60) {
310                 rtc_tm.tm_min = 0;
311                 rtc_tm.tm_hour++;
312         }
313         if  (rtc_tm.tm_hour == 24)
314                 rtc_tm.tm_hour = 0;
315
316         retval = ioctl(fd, RTC_ALM_SET, &rtc_tm);
317         if (retval == -1) {
318                 if (errno == ENOTTY) {
319                         fprintf(stderr,
320                                 "\n...Alarm IRQs not supported.\n");
321                         goto test_PIE;
322                 }
323                 perror("ioctl");
324                 exit(errno);
325         }
326
327         /* Read the current alarm settings */
328         retval = ioctl(fd, RTC_ALM_READ, &rtc_tm);
329         if (retval == -1) {
330                 perror("ioctl");
331                 exit(errno);
332         }
333
334         fprintf(stderr, "Alarm time now set to %02d:%02d:%02d.\n",
335                 rtc_tm.tm_hour, rtc_tm.tm_min, rtc_tm.tm_sec);
336
337         /* Enable alarm interrupts */
338         retval = ioctl(fd, RTC_AIE_ON, 0);
339         if (retval == -1) {
340                 perror("ioctl");
341                 exit(errno);
342         }
343
344         fprintf(stderr, "Waiting 5 seconds for alarm...");
345         fflush(stderr);
346         /* This blocks until the alarm ring causes an interrupt */
347         retval = read(fd, &data, sizeof(unsigned long));
348         if (retval == -1) {
349                 perror("read");
350                 exit(errno);
351         }
352         irqcount++;
353         fprintf(stderr, " okay. Alarm rang.\n");
354
355         /* Disable alarm interrupts */
356         retval = ioctl(fd, RTC_AIE_OFF, 0);
357         if (retval == -1) {
358                 perror("ioctl");
359                 exit(errno);
360         }
361
362 test_PIE:
363         /* Read periodic IRQ rate */
364         retval = ioctl(fd, RTC_IRQP_READ, &tmp);
365         if (retval == -1) {
366                 /* not all RTCs support periodic IRQs */
367                 if (errno == ENOTTY) {
368                         fprintf(stderr, "\nNo periodic IRQ support\n");
369                         return 0;
370                 }
371                 perror("ioctl");
372                 exit(errno);
373         }
374         fprintf(stderr, "\nPeriodic IRQ rate is %ldHz.\n", tmp);
375
376         fprintf(stderr, "Counting 20 interrupts at:");
377         fflush(stderr);
378
379         /* The frequencies 128Hz, 256Hz, ... 8192Hz are only allowed for root. */
380         for (tmp=2; tmp<=64; tmp*=2) {
381
382                 retval = ioctl(fd, RTC_IRQP_SET, tmp);
383                 if (retval == -1) {
384                         /* not all RTCs can change their periodic IRQ rate */
385                         if (errno == ENOTTY) {
386                                 fprintf(stderr,
387                                         "\n...Periodic IRQ rate is fixed\n");
388                                 goto done;
389                         }
390                         perror("ioctl");
391                         exit(errno);
392                 }
393
394                 fprintf(stderr, "\n%ldHz:\t", tmp);
395                 fflush(stderr);
396
397                 /* Enable periodic interrupts */
398                 retval = ioctl(fd, RTC_PIE_ON, 0);
399                 if (retval == -1) {
400                         perror("ioctl");
401                         exit(errno);
402                 }
403
404                 for (i=1; i<21; i++) {
405                         /* This blocks */
406                         retval = read(fd, &data, sizeof(unsigned long));
407                         if (retval == -1) {
408                                        perror("read");
409                                        exit(errno);
410                         }
411                         fprintf(stderr, " %d",i);
412                         fflush(stderr);
413                         irqcount++;
414                 }
415
416                 /* Disable periodic interrupts */
417                 retval = ioctl(fd, RTC_PIE_OFF, 0);
418                 if (retval == -1) {
419                         perror("ioctl");
420                         exit(errno);
421                 }
422         }
423
424 done:
425         fprintf(stderr, "\n\n\t\t\t *** Test complete ***\n");
426
427         close(fd);
428
429         return 0;
430 }