硬件实时时钟(RTC)

硬件实时时钟(RTC)详解

硬件实时时钟(Real-Time Clock,RTC)是计算机主板上的一个独立计时芯片,用于在系统关机后持续记录时间。它不依赖操作系统,由纽扣电池(如CR2032)供电,保证时间数据持久化。


1. RTC 核心特性

特性 说明
独立性 不依赖CPU或操作系统,断电后仍运行(靠电池供电)
精度 通常误差 ±2ppm(约每月±5秒),高精度RTC(如DS3231)可达 ±0.5ppm
接口 通过I²C或SPI与系统通信
时钟源 32.768kHz晶振(分频后生成1Hz信号)
电池寿命 典型CR2032电池可使用3-10年

2. Linux 中的 RTC 操作

(1) 查看系统时间与硬件时间

bash 复制代码
# 系统时间(软件时钟)
date

# 硬件时间(RTC)
sudo hwclock --show

(2) 同步时间

bash 复制代码
# 将系统时间写入RTC
sudo hwclock --systohc

# 从RTC读取时间到系统
sudo hwclock --hctosys

(3) 检查RTC设备

bash 复制代码
# 列出RTC设备
ls /dev/rtc*

# 查看RTC详细信息
sudo dmesg | grep rtc

3. RTC 与系统时钟的关系

  • 系统时钟

    由Linux内核维护,依赖CPU计时和NTP同步,关机后失效。

    (可通过 date 命令修改)

  • 硬件时钟(RTC)

    物理芯片记录的时间,持久化存储。

    (通过 hwclock 命令管理)

同步流程

  1. 开机时:RTC时间 → 系统时间(若未配置NTP)
  2. 关机时:系统时间 → RTC时间(需手动或自动同步)

4. 配置自动时间同步

(1) 启用NTP与RTC同步

编辑 /etc/systemd/timesyncd.conf

ini 复制代码
[Time]
NTP=pool.ntp.org
FallbackNTP=0.pool.ntp.org 1.pool.ntp.org

重启服务:

bash 复制代码
sudo timedatectl set-ntp true
sudo systemctl restart systemd-timesyncd

(2) 设置时区

bash 复制代码
sudo timedatectl set-timezone Asia/Shanghai

(3) 检查时间同步状态

bash 复制代码
timedatectl status

输出示例:

复制代码
               Local time: Wed 2023-10-04 15:30:00 CST
           Universal time: Wed 2023-10-04 07:30:00 UTC
                 RTC time: Wed 2023-10-04 07:30:00
                Time zone: Asia/Shanghai (CST, +0800)
System clock synchronized: yes
              NTP service: active
          RTC in local TZ: no

5. 常见问题

(1) RTC时间与系统时间不一致

原因

  • 未启用NTP同步
  • 时区配置错误
  • RTC电池电量不足

解决

bash 复制代码
# 强制同步
sudo hwclock --systohc

(2) RTC时间显示为UTC

若希望RTC存储本地时间(不推荐):

bash 复制代码
sudo timedatectl set-local-rtc 1

(3) RTC设备未识别

检查内核日志:

bash 复制代码
dmesg | grep rtc

若未检测到,可能是主板驱动问题或电池失效。


6. 嵌入式开发中的RTC

在嵌入式Linux中,需确保:

  1. 内核启用RTC驱动:

    bash 复制代码
    make menuconfig  # 勾选 Device Drivers → Real Time Clock
  2. 设备树(DTS)配置RTC节点:

    dts 复制代码
    &i2c1 {
        rtc@68 {
            compatible = "maxim,ds3231";
            reg = <0x68>;
        };
    };

7. 总结

操作 命令 说明
查看RTC时间 sudo hwclock --show 显示硬件时钟
系统时间→RTC sudo hwclock --systohc 同步到硬件
RTC时间→系统 sudo hwclock --hctosys 同步到系统
启用NTP自动同步 sudo timedatectl set-ntp true 依赖网络时间协议
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