一、简介

本文档提供了时间系统的概述，包括关键时间概念、时间类型、API 和管理时间及时区的命令。

二、前置概念

1、世界标准时间（UTC）

  • 定义：UTC 是全球统一的时间标准。
  • 与北京时间（CST）的关系：北京时间比 UTC 快 8 小时，即 UTC+8。

2、日历时间（Calendar Time）

  • 定义：日历时间是一种相对时间，用秒数表示从某个标准时间点到当前时刻的时间间隔。
  • 特点
    • 统一性：无论在哪个时区，同一时刻的日历时间相对于同一标准时间点始终一致。
    • 标准时间点：通常以 UTC 时间 1970-01-01 00:00:00 为基准时间点（即 Unix 时间纪元）。
    • 表示方式：以秒数形式表示，常用于计算机系统中作为时间戳。

三、localtime 在 openvela 中的实现说明

两种实现方式

  • 打开 CONFIG_LIBC_LOCALTIME：

    • localtime 的实现依赖 zoneinfo，可以根据时区正确转换时间。
    • 优点：支持时区转换，功能更完善。

    • 缺点：会增加代码体积， 增加约 6.4KB。

  • 未打开 CONFIG_LIBC_LOCALTIME：

    • localtime 和 gmtime 的效果相同，直接返回 UTC 时间，不进行时区转换。
    • 优点：节省空间，无额外开销。
    • 缺点：不支持时区转换。

四、设置时区

tzset 函数

  • 从环境变量 TZ 获取时区信息，初始化以下内容：

    • timezone ：当前时区相对于 UTC 的偏移（以秒为单位）。
    • daylight ：是否启用夏令时（非零表示启用）。

1、TZ 环境变量格式

字符串格式

TZ 环境变量支持以下格式：

std offset[dst[offset][,start[/time],end[/time]]]

 

参数说明

  1. std

    表示时区缩写，由三个或三个以上的字符组成。例如：

    • CST：中国标准时间。
    • EST：东部标准时间。

  2. offset

    • 当前时区与 UTC 的偏移量。
    • 格式为 ±hh:mm:ss，例如 +8:00:00 表示东八区（UTC+8）。

  3. dst（可选）

    表示夏令时时区缩写。

  4. offset（可选）

    • 夏令时相对于 UTC 的偏移量。
    • 如果省略，默认比标准时间提前 1 小时。

  5. start[/time]，end[/time]（可选）

    表示夏令时开始和结束规则：

    • 格式为 M<month>.<week>.<day>：

      • M10.1.0：10 月的第一周的星期天。
      • M3.3.0：3 月的第三周的星期天。

    • /time 表示具体时间（可选）。

文件路径格式

TZ 环境变量支持通过文件路径指定时区信息，格式如下：

  1. 路径格式。

    • Asia/Shanghai：相对路径，表示系统时区目录（由 CONFIG_LIBC_TZDIR 指定）下的文件。
    • /Asia/Shanghai：绝对路径，表示直接指定时区文件的完整路径。
    • :Asia/Shanghai：同时支持绝对路径和系统时区目录下的相对路径。

  2. 解析规则：找到时区文件后，会根据 tzfile 格式解析文件内容，加载对应的时区信息。

2、zoneinfo 制作与挂载说明

zoneinfo 制作流程

  1. tzfile 格式

    zoneinfo 使用 tzfile 格式存储时区信息，具体格式请参考 tzfile文档。

  2. 数据库下载。

    从 时区数据库 下载最新的时区数据。

  3. 生成 tzbin目录。

    使用下载的时区数据，生成包含 zoneinfo 文件的 tzbin 目录，如下图所示：

  4. 生成 romfs 文件。

    • 使用 Linux 工具 genromfs 将 tzbin 目录打包为 romfs 格式的镜像文件。
    • 该镜像文件可挂载到设备上，供程序使用。

在模拟器和板子上的挂载方式

在模拟器（sim）中挂载

  1. 创建 RAM 磁盘。

    mkrd -m 10 -s 512 102400

     

    • -m 10：指定 RAM 设备号为 /dev/ram10。
    • -s 512：设置块大小为 512 字节。
    • 102400：设置磁盘大小为 102400 个块。

  2. 挂载 hostfs 文件系统。

    • 在当前路径下存放 romfs.img 文件，然后挂载： 
      mount -t hostfs fs=. /data

  3. 将 romfs.img 写入 RAM 磁盘。

    dd if=/data/romfs.img of=/dev/ram10

     

  4. 挂载 romfs 文件系统。

    mount -t romfs /dev/ram10

     

在板子上挂载

  1. 找到文件分区起始地址。

    • 使用下载工具，将 romfs 镜像文件烧录到对应的物理分区地址。

  2. 挂载分区。

    • 挂载后即可使用时区文件。

zoneinfo 制作工具

  1. 自动生成。

    • 在 libs/libc/zoneinfo/ 目录下的 Makefile 可自动下载时区数据库，并将其打包为 romfs 镜像文件，对应 config 如下：

    • 运行 Makefile 后，生成 romfs_zoneinfo.img 文件。

  2. 挂载生成的镜像文件。

    在模拟器中挂载：

    mkrd -m 10 -s 512 800  
dd if=data/romfs_zoneinfo.img of=/dev/ram10  
mount -t romfs /dev/ram10 zoneinfo

     

指定时区文件位置

如果需要指定 zoneinfo 文件的位置，可以设置宏：

CONFIG_LIBC_TZDIR=/zoneinfo

 

3、设置时区的方法

通过启动脚本设置时区

在 rcS 启动脚本中设置环境变量（在调用 tzset 之后生效）：

# 设置为上海时区  
set TZ Asia/Shanghai  

# 中国标准时间（无夏令时）  
set TZ CST+08:00:00  

# 设置为奥克兰时区  
set TZ :Pacific/Auckland  

# 设置为查塔姆时区  
set TZ :Pacific/Chatham  

# 新西兰标准时和夏令时  
set TZ "NZST-12:00:00NZDT-13:00:00,M10.1.0,M3.3.0"

 

动态设置时区

通过代码动态设置时区：

  1. 调用 setenv ：设置环境变量 TZ。

    每个任务（task）都有独立的环境变量，因此可以持有不同的时区信息。

  2. 调用 tzset ：同步时区信息。

命令行设置时区

使用命令行工具设置时区：

# 设置为东京时区  
timedatectl set-timezone Asia/Tokyo

 

五、多核时区设置说明

在多核系统中，openvela 建议：

  1. UI 显示的核：负责设置时区信息，用于本地时间显示。
  2. 其他核：始终使用 UTC 时间，避免设置时区。

原因：

  • 每个核的 tzset 是独立的，无法自动同步。
  • 如果需要要多个核保持相同的时区信息，需要在每个核上单独调用 tzset设置时区。

建议：

  • 除负责 UI 显示的核外，其他核尽量避免使用 localtime，统一使用 UTC 时间（即 gmtime）。
  • 多核系统中打印日志统一采用 UTC 时间，保持一致性。

特殊情况：

  • 如果多核需要访问 zoneinfo 文件：
    • 当资源存储在 eMMC 中，其他核需要通过 rpmsgfs 才能访问 tzfile 信息。

六、时间类型

time_t

  • 描述：存储从 1970 年 1 月 1 日 00:00:00 到现在经过的秒数。
  • 实现：在 openvela 中，time_t 实现为 uint32_t 或 int64_t。

struct timeval

  • 描述：提供秒和微秒单位，最高精度是微秒。
  • 结构： 
    struct timeval
{
time_t tv_sec; // 自 1970-01-01 00:00:00 起的秒数  
long tv_usec;  // 微秒  
};

struct timespec

  • 描述：提供秒和纳秒单位，最高精度是纳秒。
  • 结构： 
    struct timespec
{
time_t tv_sec;  
long   tv_nsec; 
};

stuct tm

  • 描述：提供详细的日期和时间信息。
  • 结构： 
    struct tm
{
int  tm_sec;         /* Seconds (0-61, allows for leap seconds) */
int  tm_min;         /* Minutes (0-59) */
int  tm_hour;        /* Hours (0-23) */
int  tm_mday;        /* Day of the month (1-31) */
int  tm_mon;         /* Month (0-11) */
int  tm_year;        /* Years since 1900 */
int  tm_wday;        /* Day of the week (0-6) */
int  tm_yday;        /* Day of the year (0-365) */
int  tm_isdst;       /* Non-0 if daylight savings time is in effect */
long tm_gmtoff;      /* Offset from UTC in seconds */
const char *tm_zone; /* Timezone abbreviation. */
};

七、时间 API

1、常用时间 API

time_t time(FAR time_t *timep)

  • 描述：获取或设置当前日历时间。
  • 参数：指向存储日历时间的指针。如果为 NULL，则函数返回当前日历时间。
  • 返回值：返回当前日历时间，类型为 time_t。
  • 示例： 
    time_t current_time;  
current_time = time(NULL); // 获取当前日历时间  
printf("Current time: %ld\n", current_time);

int clock_gettime(clockid_t clockid, FAR struct timespec *tp)

  • 描述：获取指定时钟的当前时间。
  • 参数：
    • clockid： 要获取时间的时钟。常见值：CLOCK_REALTIME、CLOCK_MONOTONIC。
    • tp： 指向 struct timespec 的指针，用于存储获取的时间。
    • 返回值：成功返回 0，失败返回 -1。
    • 示例： 
      struct timespec ts;  
clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts);  
printf("Seconds: %ld, Nanoseconds: %ld\n", ts.tv_sec, ts.tv_nsec);

int clock_settime(clockid_t clock_id, FAR const struct timespec *tp)

  • 描述：设置指定时钟的时间。当 clockid 为 CLOCK_REALTIME 时，用于设置 UTC 时间。

int clock_getres(clockid_t clk_id, struct timespec *res)

  • 描述：用于获取时钟精度，最高精度是纳秒。

2、时间转换 API

  1. time_t timegm(FAR struct tm *tmp)

    描述：将 struct tm 转换为从 1970-01-01 00:00:00 至今的秒数（UTC 时间）。

  2. FAR struct tm *gmtime(FAR const time_t *timep)

    • 描述：将从 1970-01-01 00:00:00 至今的秒数转换为 struct tm 格式的时间，并用 UTC 时间表示。

    • 说明：gmtime_r 是线程安全版本。

  3. time_t mktime(FAR struct tm *tp)

    描述：将 struct tm 转换为依据本地时区的秒数。

  4. FAR struct tm *localtime(FAR const time_t *timep)

    • 描述：将从 1970-01-01 00:00:00 至今的秒数转换为 struct tm 格式的时间，并用本地时区表示。
    • 说明：localtime_r 是线程安全版本。

  5. FAR char *asctime(FAR const struct tm *tp)

    • 描述：将日期和时间格式化为字符串并返回。
    • 说明：asctime_r 是线程安全版本。

  6. size_t strftime(FAR char *s, size_t max, FAR const char *format, FAR const struct tm *tm)

    描述：将 struct tm 中的数据按照 format 的格式填充到字符串 s 中，长度最长为 max。

  7. FAR char *strptime(FAR const char *s, FAR const char *format, FAR struct tm *tm)

    描述：将字符串 s 按照 format 的格式解析，并初始化 struct tm 结构体。

  8. FAR char *ctime(FAR const time_t *timep)

    • 描述：返回一个表示当地时间（localtime）的字符串。
    • 说明：ctime_r 是线程安全版本。

  9. double difftime(time_t time2, time_t time1)

    描述：返回两次时间的差值，单位为秒。

3、高精度时间 API

  1. int gettimeofday(FAR struct timeval *tv, FAR struct timezone *tz)

    • 描述：返回当前时间，包含自 1970-01-01 00:00:00 起的秒数和微秒数。

    • 参数

      • tv：指向 struct timeval 的指针，用于存储秒数和微秒数。
      • tz：时区信息，通常传入 NULL。

    • 示例：

      struct timeval tv;  
gettimeofday(&tv, NULL);  
printf("Seconds: %ld, Microseconds: %ld\n", tv.tv_sec, tv.tv_usec);

       

  2. int settimeofday(FAR const struct timeval *tv, FAR struct timezone *tz)

    描述：设置系统时间（UTC）。

  3. int clock_systime_timespec(FAR struct timespec *ts)

    描述：获取系统的运行时间（内核版 API）。

八、命令说明

1、查看系统运行时间

ap> uptime
14:11:37 up 3 days, 16:49, load average: 0.07, 0.07, 0.07

2、设置时区

ap> timedatectl set-timezone Asia/Tokyo

3、设置时间

ap> date -s "May 11 11:11:21 2022"

4、查看本地时间

默认显示 localtime，无时区时显示 UTC。

ap> date
Wed, Oct 22 14:11:54 2104

 

5、查看 UTC 时间

ap> date -u
Wed, Oct 22 14:13:21 2104

6、查看时间和时区信息

ap> timedatectl
      TimeZone: CST, 28800
    Local time: Mon, Oct 17 16:23:46 2022 CST
 Universal time: Mon, Oct 17 08:23:46 2022 UTC
      RTC time: Mon, Oct 17 08:23:47 2022
# openvela
Logo
openvela

openvela 操作系统专为 AIoT 领域量身定制，以轻量化、标准兼容、安全性和高度可扩展性为核心特点。openvela 以其卓越的技术优势，已成为众多物联网设备和 AI 硬件的技术首选，涵盖了智能手表、运动手环、智能音箱、耳机、智能家居设备以及机器人等多个领域。

更多推荐

cover

【2025亲测】几款AI写作工具，谁更懂你的创作灵感？

avatar openvela

openvela Display 驱动

openvela 已集成图形库 NxWM，但由于其功能相对简单，无法满足更复杂的需求。目前，openvela 系统采用功能更强大的图形库，以支持更广泛的应用场景。

avatar openvela

openvela Display 驱动

一、openvela 图形框架 1、NX Graphics openvela 已集成图形库 NxWM，但由于其功能相对简单，无法满足更复杂的需求。 目前，openvela 系统采用功能更强大的LVGL图形库，以支持更广泛的应用场景。 2、LVGL LVGL 是最流行的免费开源嵌入式图形库，可为任何 MCU、MPU 和显示屏类型创建精美的用户界面。 从消费电子产品到工业自动化，任何应用程序都可以利

avatar openvela