介绍Linux下时间处理的相关操作(RTC、延时、闹钟、转换)

一、系统时间设置

这篇文章主要介绍Linux下时间处理的相关函数与操作。
比如: 系统时间设置,读取、RTC时间设置,读取、时间单位转换、延时函数、闹钟信号等等。

Linux下存在两种时间： 1. 系统时间，2. RTC时间

系统时间是每次操作系统启动之后，从RTC驱动里读取进行设置的，一般只会在系统上电启动的时候自动(启动脚本)同步一次，后续用户也可以通过特定的命令再次同步；在系统界面上看到的时间就是系统时间；系统时间每次系统关机之后就会丢失，需要每次上电从RTC驱动里获取。

系统时间设置的方法如下:需要有管理员权限

[wbyq@wbyq linux_c]$ date -s "2020-10-12 9:28:20"
date: 无法设置日期: 不允许的操作
2020年 10月 12日 星期一 09:28:20 CST
[wbyq@wbyq linux_c]$ sudo date -s "2020-10-12 9:28:20"
[sudo] password for wbyq: 
2020年 10月 12日 星期一 09:28:20 CST
[wbyq@wbyq linux_c]$ 

RTC时间掉电不会停止运行，电源是后备电源单独供给的；可以一直运行，方便给系统提供准确的时间。

RTC时间读取与设置方法:需要有管理员权限

hwclock -r   显示RTC时间 (读取RTC时间显示)
hwclock -w   设置RTC时间 (将系统时间传递给RTC驱动,设置RTC的驱动时间)
hwclock -s   设置系统时间(将RTC时间读取出来设置给系统时间)

也可以通过代码实现:

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/rtc.h>

/*
RTC_SET_TIME
RTC_RD_TIME
*/

struct rtc_time time;
int main(int argc,char **argv)
{
    if(argc!=2)
    {
        printf("./app /dev/rtcX\n");
        return 0;
    }
    //1.打开设备文件
    int fd=open(argv[1],2);
    if(fd<2)
    {
        printf("%s 设备文件打开失败.\n",argv[1]);
        return 0;
    }
    
    //2.获取RTC驱动的时间
    ioctl(fd,RTC_RD_TIME,&time);
    printf("应用层读取的时间: %d-%d-%d %d:%d:%d\n",
            time.tm_year+1900,
            time.tm_mon+1,
            time.tm_mday,
            time.tm_hour,
            time.tm_min,
            time.tm_sec);
    
    //3.设置RTC驱动的时间
    time.tm_year=2021-1900;
    time.tm_mon=10-1;
    time.tm_mday=1;
    time.tm_hour=11;
    time.tm_min=10;
    time.tm_sec=20;
    ioctl(fd,RTC_SET_TIME,&time);
    
    //4. 关闭驱动
    close(fd);
    return 0;
}

二、时间处理相关函数介绍(time.h)

#include <time.h>
struct tm {
    int tm_sec;         /* seconds */
    int tm_min;         /* minutes */
    int tm_hour;        /* hours */
    int tm_mday;        /* day of the month */
    int tm_mon;         /* month */
    int tm_year;        /* year */
    int tm_wday;        /* day of the week */
    int tm_yday;        /* day in the year */
    int tm_isdst;       /* daylight saving time */
};

char *asctime(const struct tm *tm); //内部有一个全局空间存放转换的时间
char *asctime_r(const struct tm *tm, char *buf); //用户可以指定自己的空间
函数功能: 将tm时间结构体里的时间转为字符串格式返回(指针返回).

char *ctime(const time_t *timep);
char *ctime_r(const time_t *timep, char *buf);
函数功能: 将秒单位的时间转为字符串格式返回.

struct tm *gmtime(const time_t *timep);
struct tm *gmtime_r(const time_t *timep, struct tm *result);
函数功能: 将秒单位的时间转为格林威治时间返回---使用tm结构体。

struct tm *localtime(const time_t *timep);
struct tm *localtime_r(const time_t *timep, struct tm *result);
函数功能: 将秒单位的时间转为本地时间返回.---使用tm结构体

time_t mktime(struct tm *tm);
函数功能: 将tm结构体时间转为秒单位返回.

time_t time(time_t *t);
函数功能:如果形参填NULL就表示获取当期系统的秒单位时间．

size_t strftime(char *s, size_t max, const char *format,
                       const struct tm *tm);
函数功能:  将tm结构体的时间按照指定的格式转成字符串返回.
const char *format 格式有以下格式可以填:
%H 小时(以 00-23 来表示)
%M 分钟(以 00-59 来表示)
%S 秒(以本地的惯用法来表示)
%Y 年份(以四位数来表示)
%m 月份(以 01-12 来表示)
%d 日期(以 01-31 来表示)。

时间获取与转换示例:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main(int argc,char **argv)
{
    /*1.获取本地的秒单位时间*/
    time_t sec_time=time(NULL);
    printf("当前系统的总秒数:%d\n",sec_time);
    /*2. 将秒单位时间转为字符串返回*/
    char time_buff[100];
    ctime_r(&sec_time,time_buff);
    printf("字符串格式时间(系统默认):%s\n",time_buff);
    /*3. 将秒单位时间转为tm结构体返回*/
    struct tm tm_time;
    gmtime_r(&sec_time,&tm_time);
    printf("国际时间: %d-%d-%d %d:%d:%d\n",tm_time.tm_year+1900,
                                 tm_time.tm_mon+1,
                                 tm_time.tm_mday,
                                 tm_time.tm_hour,
                                 tm_time.tm_min,
                                 tm_time.tm_sec);

    localtime_r(&sec_time,&tm_time);
    printf("本地时间: %d-%d-%d %d:%d:%d\n",tm_time.tm_year+1900,
                                 tm_time.tm_mon+1,
                                 tm_time.tm_mday,
                                 tm_time.tm_hour,
                                 tm_time.tm_min,
                                 tm_time.tm_sec);
    /*4. 将tm结构体时间转为秒单位返回.*/
    printf("总秒数:%d\n",mktime(&tm_time));

    /*5. 将tm结构体时间格式按照指定格式转为字符串*/
    strftime(time_buff,sizeof(time_buff),"%Y_%m_%d_%H_%M_%S.mp4",&tm_time);
    printf("time_buff=%s\n",time_buff);

    return 0;
}

三、常用的一些延时函数

#include <unistd.h>
unsigned int sleep(unsigned int seconds);
函数功能: 秒单位的延时函数.

int usleep(useconds_t usec);
函数功能: 微秒单位的延时函数.

#include <time.h>
int nanosleep(const struct timespec *req, struct timespec *rem);
函数功能: 秒+纳秒的延时函数.

struct timespec {
    time_t tv_sec;        /* seconds */
    long   tv_nsec;       /* nanoseconds */
};

以上的函数都是可中断的延时函数。 
比如： 延时10秒,有可能10秒钟还没有到达，它可以被其他信号终止.

示例代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc,char **argv)
{
    printf("1234\n");
    //sleep(5);
    //usleep(1000*1000);

    struct timespec req={5,1000}; //将要延时的时间
    struct timespec rem; //保存是延时结束剩余的时间
    nanosleep(&req,&rem);

    printf("5678\n");
    return 0;
}

四、系统定时器信号: 闹钟信号

函数原型介绍:

#include <unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
闹钟超时之后会产生SIGALRM闹钟信号。

#include <signal.h>
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
函数功能: 捕获进程收到的信号.
函数参数:
int signum 要捕获的信号
sighandler_t handler  捕获信号之后调用的处理函数

示例代码:

例子代码:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>

void sighandler_func(int sig)
{
    printf("闹钟时间到达.\n");
    //定义一个闹钟
    alarm(1); //重复定时
}

int main(int argc,char **argv)
{
    //声明要捕获的信号
    signal(SIGALRM,sighandler_func);
    //定义一个闹钟
    alarm(1);
    while(1)
    {

    }
    return 0;
}

运行效果:

[wbyq@wbyq linux_c]$ gcc app.c 
[wbyq@wbyq linux_c]$ ./a.out 
闹钟时间到达.
闹钟时间到达.
闹钟时间到达.
闹钟时间到达.
闹钟时间到达.