導讀

RTC是一種用于記錄時間的電子設備，廣泛應用于各種嵌入式系統中。本文通過實際案例分析RTC在實際應用中的問題并給出實際建議，如時間“歸零”、RTC時間誤差過大等。

RTC (Real Time Clock)：實時時鐘，是一個獨立的定時器，無論器件處于運行模式、低功耗模式還是復位狀態，只要電源電壓保持在工作范圍內，RTC就會一直工作，實現計時功能。RTC電路雖然簡單，但實際應用中還是會出現一些問題，例如時間“歸零”、RTC時間誤差過大等等，既涉及到硬件方面，也涉及到軟件方面。下面結合實際遇到的問題進行一些方案討論和建議。

另外，在32位Linux系統上，不可避免的會遇到2038年問題，也放在這里一并闡述。

?從倉庫發貨的全新產品，為何RTC時間是1970年？

全新產品，開機后系統時間是1970年，有兩種可能性：

產品RTC電池沒有正確安裝，或者鋰電池與電池倉之間的隔離塑料墊片沒有去掉，RTC沒電不工作。

1. 安裝了RTC電池，但RTC電池已經被耗盡，這情況一般出現在較長時間庫存產品上。

提示：RTC獨立供電的產品，使用前必須正確安裝RTC電池，并在第一次開機的時候設置正確的RTC時間。庫存產品，不安裝RTC電池，或者在安裝電池時做好供電隔離。

?產品運行一段時間后，RTC變成1970年了，引起程序運行異常

正常運行的系統，經過一段時間后內核出現如下提示：

rtc-pcf8563 0-0051: low voltage detected, date/time is not reliable.

說明RTC電池電壓已經偏低。這樣會導致RTC時間不可靠，從而影響到Linux系統時間的準確性。

PCF8563芯片具有電池電壓檢測功能，當電壓低于0.9V時將無法保證時鐘信息的準確性(參考圖1)，進而導致系統運行異常。

圖1 PCF8563RTC芯片低壓檢測功能

為了避免出現RTC電池電壓偏低的情況，可以做如下方面的考慮：

• 可考慮用可充電的RTC電池，并設計充電電路；
• 關閉RTC芯片的CLKOUT功能，降低RTC功耗，延長RTC電池續航時間；
• 增加超級電容，正常上電時由系統電源供電，系統掉電后由超級電容供電，超級電容耗盡再用鋰電池供電。

圖2是RTC多電源供電參考原理圖。

圖2 RTC多電源供電參考原理圖

設計時需注意以下幾點：

RTC_VDD 僅供電給時鐘芯片的VDD引腳；

RTC_VDD供電線路上使用的二極管選型低壓降、低漏電流；

I2C 上拉電阻使用系統電源；

預留CLKOUT 信號測試點，用于調試時鐘精度，調試結束后關閉該功能可減少功耗。

?讓人頭疼的“2038年”問題

先介紹一下UNIX世界的時間，Unix紀元時間是從協調世界時（UTC）1970年1月1日0點開始算起，到現在的總秒數。這個時間也被稱為POSIX時間。Linux沿用UNIX時間，在32位處理器的Linux系統里，定時器是32位的，最大計數是0xFFFFFFFF，而在Linux系統中，rtc_time定義的是秒、分、小時等都是有符號整數。

struct rtc_time { int tm_sec; int tm_min; int tm_hour; int tm_mday; int tm_mon; int tm_year; int tm_wday; int tm_yday; int tm_isdst;};

32位定時器有符號整數最大計數為0x7FFFFFF，換算成十進制是2147483647。

2147483647秒，換算成年的話，是68.09625973490614年，大概是68年零18天。所以，UNIX時間，從1970年1月1日零時起，經過68年零18天后（確切是2038年1月19日中午1107），計數器溢出，RTC將無法正常工作。在32位系統上解決這個問題，需要升級到Linux內核到高版本，同時升級glibc，工作量很大，對一些發布較久的處理器，原廠不一定能提供新版本內核，這是很讓人頭疼的。如果選用選用64位處理器，跑64位Linux系統就沒這個問題了。

升級到64位Linux系統后，RTC計數器最大值為0x7FFFFFFFFFFFFFFF，換算成十進制是9223372036854775807。9223372036854775807秒，換算成年，大約是292億年，完全不用去考慮RTC時間溢出的問題了。