Alarm(硬件时钟) init

http://blog.csdn.net/angle_birds/article/details/17302297

Alarm就是一个硬件时钟，前面我们已经知道它提供了一个定时器，用于把设备从睡眠状态唤醒，同时它也提供了一个在设备睡眠时仍然会运行的时钟基准。在应用层上，有关时间的应用都需要Alarm的支持，源代码位于“drivers/rtc/alarm.c”。

　　Alarm的设备名为“/dev/alarm”。该设备的实现非常简单，我们首先打开源码，可以看到include，其中定义了一些Alarm的相关信息。Alarm的类型枚举如下：

enum android_alarm_type {
    ANDROID_ALARM_RTC_WAKEUP,
    ANDROID_ALARM_RTC,
    ANDROID_ALARM_ELAPSED_REALTIME_WAKEUP,
    ANDROID_ALARM_ELAPSED_REALTIME,
    ANDROID_ALARM_SYSTEMTIME,
    ANDROID_ALARM_TYPE_COUNT,
};

　　主要包括了5种类型的Alarm，_WAKEUP类型表示在触发Alarm时需要唤醒设备，反之则不需要唤醒设备;ANDROID_ALARM_RTC类型表示在指定的某一时刻出发Alarm;ANDROID_ALARM_ELAPSED_REALTIME表示在设备启动后，流逝的时间达到总时间之后触发Alarm;ANDROID_ALARM_SYSTEMTIME类型则表示系统时间;ANDROID_ALARM_ TYPE_COUNT则是Alram类型的计数。

　　注意 流逝的时间也包括设备睡眠的时间，流逝时间的计算点从它最后一次启动算起。

　　Alarm返回标记的枚举类型如下：

enum android_alarm_return_flags {
    ANDROID_ALARM_RTC_WAKEUP_MASK = 1U << ANDROID_ALARM_RTC_WAKEUP,
    ANDROID_ALARM_RTC_MASK = 1U << ANDROID_ALARM_RTC,
    ANDROID_ALARM_ELAPSED_REALTIME_WAKEUP_MASK =
                1U << ANDROID_ALARM_ELAPSED_REALTIME_WAKEUP,
    ANDROID_ALARM_ELAPSED_REALTIME_MASK =
                1U << ANDROID_ALARM_ELAPSED_REALTIME,
    ANDROID_ALARM_SYSTEMTIME_MASK = 1U << ANDROID_ALARM_SYSTEMTIME,
    ANDROID_ALARM_TIME_CHANGE_MASK = 1U << 16
};

　　Alarm返回标记会随着Alarm的类型而改变。最后还定义了一些宏，主要包括禁用Alarm、Alarm等待、设置Alarm等。下面我们来分析Alarm驱动的具体实现。

　　首先，Alarm的初始化及退出由以下三个函数来完成：

　　late_initcall(alarm_late_init);

　　module_init(alarm_init);

　　module_exit(alarm_exit);

　　其中alarm_init函数对Alarm执行初始化操作，alarm_late_init需要在初始化完成之后进行调用，最后退出时需要调用alarm_exit来销毁和卸载Alarm接口及驱动。

1.alarm_init

　　在初始化过程中，首先需要初始化系统时间，通过platform_driver_register函数来注册Alarm驱动的相关参数，具体如下所示：

static struct platform_driver alarm_driver = {
    .suspend = alarm_suspend,
    .resume = alarm_resume,
    .driver = {
        .name = "alarm"
    }
};

　　该参数主要指定了当系统挂起(suspend)和唤醒(Desume)所需要实现的分别为alarm_suspend和alarm_resume，同时将Alarm设备驱动的名称设置为了“alarm”。

　　如果设置正确，那么继续通过如下代码来初始化SUSPEND lock，因为在使用它们之前必须执行初始化操作。

　　wake_lock_init(&alarm_wake_lock, WAKE_LOCK_SUSPEND, "alarm");

　　wake_lock_init(&alarm_rtc_wake_lock, WAKE_LOCK_SUSPEND, "alarm_rtc");

　　紧接着通过class_interface_register函数来注册Alarm接口信息，主要包括设备的添加和移除操作，内容如下：

static struct class_interface rtc_alarm_interface = {
    .add_dev = &rtc_alarm_add_device,
    .remove_dev = &rtc_alarm_remove_device,
};

　　如果在此过程中出现错误，那么需要销毁已经注册的SUSPEND lock，并且卸载Alarm驱动，代码如下：

　　wake_lock_destroy(&alarm_rtc_wake_lock);

　　wake_lock_destroy(&alarm_wake_lock);

　　platform_driver_unregister(&alarm_driver);

　　注意 wake lock是一种锁机制，只要有用户持有该锁，系统就无法进入休眠状态，该锁可以被用户态程序和内核获得。这个锁可以是超时的或者是没有超时的，超时的锁会在时间过期以后自动解锁。如果没有锁或者超时了，内核就会启动休眠机制进入休眠状态，后面在讲电源管理时还会进一步讲解该机制。

　2.alarm_late_init

　　当Alarm启动之后，我们需要读取当前的RCT和系统时间，由于需要确保在这个操作过程中不被中断，或者在中断之后能告诉其他进程该过程没有读取完成，不能被请求，因此这里需要通过spin_lock_irqsave和spin_unlock_irqrestore来对其执行锁定和解锁操作。实现代码如下：

static int __init alarm_late_init(void)
{
    unsigned long   flags;
    struct timespec system_time;
    spin_lock_irqsave(&alarm_slock, flags);
    getnstimeofday(&elapsed_rtc_delta);
    ktime_get_ts(&system_time);
    elapsed_rtc_delta = timespec_sub(elapsed_rtc_delta, system_time);
    spin_unlock_irqrestore(&alarm_slock, flags);
    ANDROID_ALARM_DPRINTF(ANDROID_ALARM_PRINT_INFO,
"alarm_late_init: rtc to elapsed realtime delta %ld.%09ld\n",
        elapsed_rtc_delta.tv_sec, elapsed_rtc_delta.tv_nsec);
    return 0;
}

　3.alarm_exit

　　当Alarm退出时，就需要通过class_interface_unregister函数来卸载在初始化时注册的Alarm接口，通过wake_lock_destroy函数来销毁SUSPEND lock，以及通过platform_driver_unregister函数来卸载Alarm驱动。实现代码如下：

static void  __exit alarm_exit(void)
{
    class_interface_unregister(&rtc_alarm_interface);
    wake_lock_destroy(&alarm_rtc_wake_lock);
    wake_lock_destroy(&alarm_wake_lock);
    platform_driver_unregister(&alarm_driver);
}

　4.添加和移除设备

　　接下来是rtc_alarm_add_device和rtc_alarm_remove_device函数的实现。添加设备时，首先将设备转换成rtc_device类型，然后，通过misc_register函数将自己注册成为一个Misc设备。其包括的主要特性如下面的代码所示：

static struct file_operations alarm_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .unlocked_ioctl = alarm_ioctl,
    .open = alarm_open,
    .release = alarm_release,
};
static struct miscdevice alarm_device = {
    .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
    .name = "alarm",
    .fops = &alarm_fops,
};

　　其中alarm_device中的“.name”表示设备文件名称，而alarm_fops则定义了Alarm的常用操作，包括打开、释放和I/O控制。这里还需要通过rtc_irq_register函数注册一个rtc_task，用来处理Alarm触发的方法，其定义如下：

static struct rtc_task alarm_rtc_task = {
    .func = alarm_triggered_func
};

　　其中“alarm_triggered_func”则是Alarm需要触发的方法。

　　注意 如果在添加设备的过程中出现错误，我们需要对已经执行的操作进行释放、销毁和卸载。但是，移除一个设备时同样需要判断设备是否是Alarm设备，然后再执行卸载等操作。另外，在处理挂起操作时，我们首先就需要对设备进行锁定，然后根据Alarm的类型执行不同的操作，同时要保存时间。

　　alarm_open和alarm_release的实现很简单。最后需要说明的是，对于I/O操作而言，主要需要实现：设置时间、设置RTC、获取时间、设置Alarm等待等。

　　本小节主要对Android中最简单的设备驱动——Alarm的实现流程进行了分析，大家应该可以自己绘制出一个流程图来了吧。对于Alarm的具体实现，大家可以参考源代码“drivers/rtc/alarm.c”中的实现方式。