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Original:: How to Implement a new CPUFreq Processor Driver
翻译:: 司延腾 Yanteng Si <siyanteng@loongson.cn>
校译:: 唐艺舟 Tang Yizhou <tangyeechou@gmail.com>

如何实现一个新的CPUFreq处理器驱动程序？¶

作者:

Dominik Brodowski <linux@brodo.de>

Rafael J. Wysocki <rafael.j.wysocki@intel.com>

Viresh Kumar <viresh.kumar@linaro.org>

1. 怎么做？¶

如果，你刚刚得到了一个全新的CPU/芯片组及其数据手册，并希望为这个CPU/芯片组添加cpufreq 支持？很好，这里有一些至关重要的提示：

1.1 初始化¶

首先，在 __initcall level 7 (module_init())或更靠后的函数中检查这个内核是否运行在正确的CPU和正确的芯片组上。如果是，则使用cpufreq_register_driver()向 CPUfreq核心层注册一个cpufreq_driver结构体。

结构体cpufreq_driver应该包含什么成员?

.name - 驱动的名字。

.init - 一个指向per-policy初始化函数的指针。

.verify - 一个指向”verification”函数的指针。

.setpolicy 或 .fast_switch 或 .target 或 .target_index - 差异见下文。

其它可选成员

.flags - 给cpufreq核心的提示。

.driver_data - cpufreq驱动程序的特有数据。

.get_intermediate 和 target_intermediate - 用于在改变CPU频率时切换到稳定的频率。

.get - 返回CPU的当前频率。

.bios_limit - 返回HW/BIOS对CPU的最大频率限制值。

.exit - 一个指向per-policy清理函数的指针，该函数在CPU热插拔过程的CPU_POST_DEAD 阶段被调用。

.suspend - 一个指向per-policy暂停函数的指针，该函数在关中断且在该策略的调节器停止后被调用。

.resume - 一个指向per-policy恢复函数的指针，该函数在关中断且在调节器再一次启动前被调用。

.ready - 一个指向per-policy准备函数的指针，该函数在策略完全初始化之后被调用。

.attr - 一个指向NULL结尾的”struct freq_attr”列表的指针，该列表允许导出值到 sysfs。

.boost_enabled - 如果设置，则启用提升(boost)频率。

.set_boost - 一个指向per-policy函数的指针，该函数用来开启/关闭提升(boost)频率功能。

1.2 Per-CPU 初始化¶

每当一个新的CPU被注册到设备模型中，或者当cpufreq驱动注册自身之后，如果此CPU的cpufreq策略不存在，则会调用per-policy的初始化函数cpufreq_driver.init。请注意，.init()和.exit()例程只为某个策略调用一次，而不是对该策略管理的每个CPU调用一次。它需要一个 struct cpufreq_policy *policy 作为参数。现在该怎么做呢？

如果有必要，请在你的CPU上激活CPUfreq功能支持。

然后，驱动程序必须填写以下值:

policy->cpuinfo.min_freq和 policy->cpuinfo.max_freq	该CPU支持的最低和最高频率（kHz）
policy->cpuinfo.transition_latency	CPU在两个频率之间切换所需的时间，以纳秒为单位（如不适用，设定为 CPUFREQ_ETERNAL）
policy->cur	该CPU当前的工作频率(如适用)
policy->min, policy->max, policy->policy and, if necessary, policy->governor	必须包含该CPU的”默认策略”。稍后会用这些值调用 cpufreq_driver.verify和下面函数之一：cpufreq_driver.setpolicy或 cpufreq_driver.target/target_index
policy->cpus	该policy通过DVFS框架影响的全部CPU (即与本CPU共享”时钟/电压”对)构成掩码(同时包含在线和离线CPU)，用掩码更新本字段

对于设置其中的一些值(cpuinfo.min[max]_freq, policy->min[max])，频率表辅助函数可能会有帮助。关于它们的更多信息，请参见第2节。

1.3 验证¶

当用户决定设置一个新的策略(由”policy,governor,min,max组成”)时，必须对这个策略进行验证，以便纠正不兼容的值。为了验证这些值，cpufreq_verify_within_limits(struct cpufreq_policy *policy, unsigned int min_freq, unsigned int max_freq)函数可能会有帮助。关于频率表辅助函数的详细内容请参见第2节。

您需要确保至少有一个有效频率（或工作范围）在 policy->min 和 policy->max 范围内。如果有必要，先增大policy->max，只有在没有解决方案的情况下，才减小policy->min。

1.4 target 或 target_index 或 setpolicy 或 fast_switch?¶

大多数cpufreq驱动甚至大多数CPU频率升降算法只允许将CPU频率设置为预定义的固定值。对于这些，你可以使用->target()，->target_index()或->fast_switch()回调。

有些具有硬件调频能力的处理器可以自行依据某些限制来切换CPU频率。它们应使用->setpolicy()回调。

1.5. target/target_index¶

target_index调用有两个参数： struct cpufreq_policy * policy 和 unsigned int 索引(用于索引频率表项)。

当调用这里时，CPUfreq驱动必须设置新的频率。实际频率必须由freq_table[index].frequency决定。

在发生错误的情况下总是应该恢复到之前的频率(即policy->restore_freq)，即使我们已经切换到了中间频率。

已弃用¶

target调用有三个参数。struct cpufreq_policy * policy, unsigned int target_frequency, unsigned int relation.

CPUfreq驱动在调用这里时必须设置新的频率。实际的频率必须使用以下规则来确定。

尽量贴近”目标频率”。
policy->min <= new_freq <= policy->max (这必须是有效的!!!)
如果 relation==CPUFREQ_REL_L，尝试选择一个高于或等于 target_freq 的 new_freq。(“L代表最低，但不能低于”)
如果 relation==CPUFREQ_REL_H，尝试选择一个低于或等于 target_freq 的 new_freq。(“H代表最高，但不能高于”)

这里，频率表辅助函数可能会帮助你 -- 详见第2节。

1.6. fast_switch¶

这个函数用于从调度器的上下文进行频率切换。并非所有的驱动都要实现它，因为不允许在这个回调中睡眠。这个回调必须经过高度优化，以尽可能快地进行切换。

这个函数有两个参数： struct cpufreq_policy *policy 和 unsigned int target_frequency。

1.7 setpolicy¶

setpolicy调用只需要一个 struct cpufreq_policy * policy 作为参数。需要将处理器内或芯片组内动态频率切换的下限设置为policy->min，上限设置为policy->max，如果支持的话，当policy->policy为 CPUFREQ_POLICY_PERFORMANCE时选择面向性能的设置，为CPUFREQ_POLICY_POWERSAVE时选择面向省电的设置。也可以查看drivers/cpufreq/longrun.c中的参考实现。

1.8 get_intermediate 和 target_intermediate¶

仅适用于未设置 target_index() 和 CPUFREQ_ASYNC_NOTIFICATION 的驱动。

get_intermediate应该返回一个平台想要切换到的稳定的中间频率，target_intermediate()应该将CPU设置为该频率，然后再跳转到’index’对应的频率。cpufreq核心会负责发送通知，驱动不必在 target_intermediate()或target_index()中处理它们。

在驱动程序不想为某个目标频率切换到中间频率的情况下，它们可以让get_intermediate()返回’0’。在这种情况下，cpufreq核心将直接调用->target_index()。

注意：->target_index()应该在发生失败的情况下将频率恢复到policy->restore_freq，因为cpufreq核心会为此发送通知。

2. 频率表辅助函数¶

由于大多数支持cpufreq的处理器只允许被设置为几个特定的频率，因此，”频率表”和一些相关函数可能会辅助处理器驱动程序的一些工作。这样的”频率表”是一个由struct cpufreq_frequency_table的条目构成的数组，”driver_data”成员包含驱动程序的专用值，”frequency”成员包含了相应的频率，此外还有标志成员。在表的最后，需要添加一个 cpufreq_frequency_table条目，频率设置为CPUFREQ_TABLE_END。如果想跳过表中的一个条目，则将频率设置为 CPUFREQ_ENTRY_INVALID。这些条目不需要按照任何特定的顺序排序，如果排序了，cpufreq核心执行DVFS会更快一点，因为搜索最佳匹配会更快。

如果在policy->freq_table字段中包含一个有效的频率表指针，频率表就会被cpufreq核心自动验证。

cpufreq_frequency_table_verify()保证至少有一个有效的频率在policy->min和policy->max范围内，并且所有其他准则都被满足。这对->verify调用很有帮助。

cpufreq_frequency_table_target()是对应于->target阶段的频率表辅助函数。只要把值传递给这个函数，这个函数就会返回包含CPU要设置的频率的频率表条目。

以下宏可以作为cpufreq_frequency_table的迭代器。

cpufreq_for_each_entry(pos, table) - 遍历频率表的所有条目。

cpufreq_for_each_valid_entry(pos, table) - 该函数遍历所有条目，不包括CPUFREQ_ENTRY_INVALID频率。使用参数”pos” -- 一个 cpufreq_frequency_table * 作为循环指针，使用参数”table” -- 作为你想迭代的 cpufreq_frequency_table * 。

例如:

struct cpufreq_frequency_table *pos, *driver_freq_table;

cpufreq_for_each_entry(pos, driver_freq_table) {
        /* Do something with pos */
        pos->frequency = ...
}

如果你需要在driver_freq_table中处理pos的位置，不要做指针减法，因为它的代价相当高。作为替代，使用宏 cpufreq_for_each_entry_idx() 和 cpufreq_for_each_valid_entry_idx() 。