rtc: document the sysfs interface
[safe/jmp/linux-2.6] / 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 SYSFS INTERFACE
139 ---------------
140
141 The sysfs interface under /sys/class/rtc/rtcN provides access to various
142 rtc attributes without requiring the use of ioctls. All dates and times
143 are in the RTC's timezone, rather than in system time.
144
145 date:            RTC-provided date
146 max_user_freq:   The maximum interrupt rate an unprivileged user may request
147                  from this RTC.
148 name:            The name of the RTC corresponding to this sysfs directory
149 since_epoch:     The number of seconds since the epoch according to the RTC
150 time:            RTC-provided time
151 wakealarm:       The time at which the clock will generate a system wakeup
152                  event. This is a one shot wakeup event, so must be reset
153                  after wake if a daily wakeup is required. Format is either
154                  seconds since the epoch or, if there's a leading +, seconds
155                  in the future.
156
157 IOCTL INTERFACE
158 ---------------
159
160 The ioctl() calls supported by /dev/rtc are also supported by the RTC class
161 framework.  However, because the chips and systems are not standardized,
162 some PC/AT functionality might not be provided.  And in the same way, some
163 newer features -- including those enabled by ACPI -- are exposed by the
164 RTC class framework, but can't be supported by the older driver.
165
166     *   RTC_RD_TIME, RTC_SET_TIME ... every RTC supports at least reading
167         time, returning the result as a Gregorian calendar date and 24 hour
168         wall clock time.  To be most useful, this time may also be updated.
169
170     *   RTC_AIE_ON, RTC_AIE_OFF, RTC_ALM_SET, RTC_ALM_READ ... when the RTC
171         is connected to an IRQ line, it can often issue an alarm IRQ up to
172         24 hours in the future.  (Use RTC_WKALM_* by preference.)
173
174     *   RTC_WKALM_SET, RTC_WKALM_RD ... RTCs that can issue alarms beyond
175         the next 24 hours use a slightly more powerful API, which supports
176         setting the longer alarm time and enabling its IRQ using a single
177         request (using the same model as EFI firmware).
178
179     *   RTC_UIE_ON, RTC_UIE_OFF ... if the RTC offers IRQs, it probably
180         also offers update IRQs whenever the "seconds" counter changes.
181         If needed, the RTC framework can emulate this mechanism.
182
183     *   RTC_PIE_ON, RTC_PIE_OFF, RTC_IRQP_SET, RTC_IRQP_READ ... another
184         feature often accessible with an IRQ line is a periodic IRQ, issued
185         at settable frequencies (usually 2^N Hz).
186
187 In many cases, the RTC alarm can be a system wake event, used to force
188 Linux out of a low power sleep state (or hibernation) back to a fully
189 operational state.  For example, a system could enter a deep power saving
190 state until it's time to execute some scheduled tasks.
191
192 Note that many of these ioctls need not actually be implemented by your
193 driver.  The common rtc-dev interface handles many of these nicely if your
194 driver returns ENOIOCTLCMD.  Some common examples:
195
196     *   RTC_RD_TIME, RTC_SET_TIME: the read_time/set_time functions will be
197         called with appropriate values.
198
199     *   RTC_ALM_SET, RTC_ALM_READ, RTC_WKALM_SET, RTC_WKALM_RD: the
200         set_alarm/read_alarm functions will be called.
201
202     *   RTC_IRQP_SET, RTC_IRQP_READ: the irq_set_freq function will be called
203         to set the frequency while the framework will handle the read for you
204         since the frequency is stored in the irq_freq member of the rtc_device
205         structure.  Your driver needs to initialize the irq_freq member during
206         init.  Make sure you check the requested frequency is in range of your
207         hardware in the irq_set_freq function.  If it isn't, return -EINVAL.  If
208         you cannot actually change the frequency, do not define irq_set_freq.
209
210     *   RTC_PIE_ON, RTC_PIE_OFF: the irq_set_state function will be called.
211
212 If all else fails, check out the rtc-test.c driver!
213
214
215 -------------------- 8< ---------------- 8< -----------------------------
216
217 /*
218  *      Real Time Clock Driver Test/Example Program
219  *
220  *      Compile with:
221  *                   gcc -s -Wall -Wstrict-prototypes rtctest.c -o rtctest
222  *
223  *      Copyright (C) 1996, Paul Gortmaker.
224  *
225  *      Released under the GNU General Public License, version 2,
226  *      included herein by reference.
227  *
228  */
229
230 #include <stdio.h>
231 #include <linux/rtc.h>
232 #include <sys/ioctl.h>
233 #include <sys/time.h>
234 #include <sys/types.h>
235 #include <fcntl.h>
236 #include <unistd.h>
237 #include <stdlib.h>
238 #include <errno.h>
239
240
241 /*
242  * This expects the new RTC class driver framework, working with
243  * clocks that will often not be clones of what the PC-AT had.
244  * Use the command line to specify another RTC if you need one.
245  */
246 static const char default_rtc[] = "/dev/rtc0";
247
248
249 int main(int argc, char **argv)
250 {
251         int i, fd, retval, irqcount = 0;
252         unsigned long tmp, data;
253         struct rtc_time rtc_tm;
254         const char *rtc = default_rtc;
255
256         switch (argc) {
257         case 2:
258                 rtc = argv[1];
259                 /* FALLTHROUGH */
260         case 1:
261                 break;
262         default:
263                 fprintf(stderr, "usage:  rtctest [rtcdev]\n");
264                 return 1;
265         }
266
267         fd = open(rtc, O_RDONLY);
268
269         if (fd ==  -1) {
270                 perror(rtc);
271                 exit(errno);
272         }
273
274         fprintf(stderr, "\n\t\t\tRTC Driver Test Example.\n\n");
275
276         /* Turn on update interrupts (one per second) */
277         retval = ioctl(fd, RTC_UIE_ON, 0);
278         if (retval == -1) {
279                 if (errno == ENOTTY) {
280                         fprintf(stderr,
281                                 "\n...Update IRQs not supported.\n");
282                         goto test_READ;
283                 }
284                 perror("RTC_UIE_ON ioctl");
285                 exit(errno);
286         }
287
288         fprintf(stderr, "Counting 5 update (1/sec) interrupts from reading %s:",
289                         rtc);
290         fflush(stderr);
291         for (i=1; i<6; i++) {
292                 /* This read will block */
293                 retval = read(fd, &data, sizeof(unsigned long));
294                 if (retval == -1) {
295                         perror("read");
296                         exit(errno);
297                 }
298                 fprintf(stderr, " %d",i);
299                 fflush(stderr);
300                 irqcount++;
301         }
302
303         fprintf(stderr, "\nAgain, from using select(2) on /dev/rtc:");
304         fflush(stderr);
305         for (i=1; i<6; i++) {
306                 struct timeval tv = {5, 0};     /* 5 second timeout on select */
307                 fd_set readfds;
308
309                 FD_ZERO(&readfds);
310                 FD_SET(fd, &readfds);
311                 /* The select will wait until an RTC interrupt happens. */
312                 retval = select(fd+1, &readfds, NULL, NULL, &tv);
313                 if (retval == -1) {
314                         perror("select");
315                         exit(errno);
316                 }
317                 /* This read won't block unlike the select-less case above. */
318                 retval = read(fd, &data, sizeof(unsigned long));
319                 if (retval == -1) {
320                         perror("read");
321                         exit(errno);
322                 }
323                 fprintf(stderr, " %d",i);
324                 fflush(stderr);
325                 irqcount++;
326         }
327
328         /* Turn off update interrupts */
329         retval = ioctl(fd, RTC_UIE_OFF, 0);
330         if (retval == -1) {
331                 perror("RTC_UIE_OFF ioctl");
332                 exit(errno);
333         }
334
335 test_READ:
336         /* Read the RTC time/date */
337         retval = ioctl(fd, RTC_RD_TIME, &rtc_tm);
338         if (retval == -1) {
339                 perror("RTC_RD_TIME ioctl");
340                 exit(errno);
341         }
342
343         fprintf(stderr, "\n\nCurrent RTC date/time is %d-%d-%d, %02d:%02d:%02d.\n",
344                 rtc_tm.tm_mday, rtc_tm.tm_mon + 1, rtc_tm.tm_year + 1900,
345                 rtc_tm.tm_hour, rtc_tm.tm_min, rtc_tm.tm_sec);
346
347         /* Set the alarm to 5 sec in the future, and check for rollover */
348         rtc_tm.tm_sec += 5;
349         if (rtc_tm.tm_sec >= 60) {
350                 rtc_tm.tm_sec %= 60;
351                 rtc_tm.tm_min++;
352         }
353         if (rtc_tm.tm_min == 60) {
354                 rtc_tm.tm_min = 0;
355                 rtc_tm.tm_hour++;
356         }
357         if (rtc_tm.tm_hour == 24)
358                 rtc_tm.tm_hour = 0;
359
360         retval = ioctl(fd, RTC_ALM_SET, &rtc_tm);
361         if (retval == -1) {
362                 if (errno == ENOTTY) {
363                         fprintf(stderr,
364                                 "\n...Alarm IRQs not supported.\n");
365                         goto test_PIE;
366                 }
367                 perror("RTC_ALM_SET ioctl");
368                 exit(errno);
369         }
370
371         /* Read the current alarm settings */
372         retval = ioctl(fd, RTC_ALM_READ, &rtc_tm);
373         if (retval == -1) {
374                 perror("RTC_ALM_READ ioctl");
375                 exit(errno);
376         }
377
378         fprintf(stderr, "Alarm time now set to %02d:%02d:%02d.\n",
379                 rtc_tm.tm_hour, rtc_tm.tm_min, rtc_tm.tm_sec);
380
381         /* Enable alarm interrupts */
382         retval = ioctl(fd, RTC_AIE_ON, 0);
383         if (retval == -1) {
384                 perror("RTC_AIE_ON ioctl");
385                 exit(errno);
386         }
387
388         fprintf(stderr, "Waiting 5 seconds for alarm...");
389         fflush(stderr);
390         /* This blocks until the alarm ring causes an interrupt */
391         retval = read(fd, &data, sizeof(unsigned long));
392         if (retval == -1) {
393                 perror("read");
394                 exit(errno);
395         }
396         irqcount++;
397         fprintf(stderr, " okay. Alarm rang.\n");
398
399         /* Disable alarm interrupts */
400         retval = ioctl(fd, RTC_AIE_OFF, 0);
401         if (retval == -1) {
402                 perror("RTC_AIE_OFF ioctl");
403                 exit(errno);
404         }
405
406 test_PIE:
407         /* Read periodic IRQ rate */
408         retval = ioctl(fd, RTC_IRQP_READ, &tmp);
409         if (retval == -1) {
410                 /* not all RTCs support periodic IRQs */
411                 if (errno == ENOTTY) {
412                         fprintf(stderr, "\nNo periodic IRQ support\n");
413                         goto done;
414                 }
415                 perror("RTC_IRQP_READ ioctl");
416                 exit(errno);
417         }
418         fprintf(stderr, "\nPeriodic IRQ rate is %ldHz.\n", tmp);
419
420         fprintf(stderr, "Counting 20 interrupts at:");
421         fflush(stderr);
422
423         /* The frequencies 128Hz, 256Hz, ... 8192Hz are only allowed for root. */
424         for (tmp=2; tmp<=64; tmp*=2) {
425
426                 retval = ioctl(fd, RTC_IRQP_SET, tmp);
427                 if (retval == -1) {
428                         /* not all RTCs can change their periodic IRQ rate */
429                         if (errno == ENOTTY) {
430                                 fprintf(stderr,
431                                         "\n...Periodic IRQ rate is fixed\n");
432                                 goto done;
433                         }
434                         perror("RTC_IRQP_SET ioctl");
435                         exit(errno);
436                 }
437
438                 fprintf(stderr, "\n%ldHz:\t", tmp);
439                 fflush(stderr);
440
441                 /* Enable periodic interrupts */
442                 retval = ioctl(fd, RTC_PIE_ON, 0);
443                 if (retval == -1) {
444                         perror("RTC_PIE_ON ioctl");
445                         exit(errno);
446                 }
447
448                 for (i=1; i<21; i++) {
449                         /* This blocks */
450                         retval = read(fd, &data, sizeof(unsigned long));
451                         if (retval == -1) {
452                                 perror("read");
453                                 exit(errno);
454                         }
455                         fprintf(stderr, " %d",i);
456                         fflush(stderr);
457                         irqcount++;
458                 }
459
460                 /* Disable periodic interrupts */
461                 retval = ioctl(fd, RTC_PIE_OFF, 0);
462                 if (retval == -1) {
463                         perror("RTC_PIE_OFF ioctl");
464                         exit(errno);
465                 }
466         }
467
468 done:
469         fprintf(stderr, "\n\n\t\t\t *** Test complete ***\n");
470
471         close(fd);
472
473         return 0;
474 }