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Original:How to Implement a new CPUFreq Processor Driver
翻译:司延腾 Yanteng Si <siyanteng@loongson.cn>

如何实现一个新的CPUFreq处理器驱动程序?

作者:

1. 怎么做?

如此,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。

并且可选择

.flags - cpufreq核的提示。

.driver_data - cpufreq驱动程序的特定数据。

.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开始前被 调用。

.attr - 一个指向NULL结尾的”struct freq_attr”列表的指针,该函数允许导出值到 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,或者在cpufreq驱动注册自己之后,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()程序 只对策略调用一次,而不是对策略管理的每个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数值:

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(如适用,否则指定 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 and either cpufreq_driver.setpolicy or cpufreq_driver.target/target_index
policy->cpus 用与这个CPU一起做DVFS的(在线+离线) CPU(即与它共享时钟/电压轨)的掩码更新 这个

对于设置其中的一些值(cpuinfo.min[max]_freq, policy->min[max]),频率表助手可能会有帮 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。 关于频率表助手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,先增加policy->max,只有在没有办法的情况下,才减少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cpufreq功能的处理器可以自己在某些限制之间切换频率。这些应使用->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(于列出的频率表)。

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。

它应该总是在错误的情况下恢复到之前的频率(即policy->restore_freq),即使我们之前切换到中间频率。

已弃用

目标调用有三个参数。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。

  • 紧跟 “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,频率表助手可能会帮助你–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 *policyunsigned 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,当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 target_index() 和 CPUFREQ_ASYNC_NOTIFICATION 未设置的驱动。

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。核心会负责发送通知,驱动不必在target_intermediate()或 target_index()中处理。

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

注意:->target_index()应该在失败的情况下恢复到policy->restore_freq,因为core会为此发送通知。

2. 频率表助手

由于大多数cpufreq处理器只允许被设置为几个特定的频率,因此,一个带有一些函数的 “频率表”可能会辅助处理器驱动 程序的一些工作。这样的 “频率表” 由一个cpufreq_frequency_table条目构成的数组组成,”driver_data” 中包 含了驱动程序的具体数值,”frequency” 中包含了相应的频率,并设置了标志。在表的最后,需要添加一个 cpufreq_frequency_table条目,频率设置为CPUFREQ_TABLE_END。而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,但如果它们是cpufreq 核心会对它们进行快速的DVFS, 因为搜索最佳匹配会更快。

如果策略在其policy->freq_table字段中包含一个有效的指针,cpufreq表就会被核心自动验证。

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 标准都被满足。这对->verify调用很有帮助。

cpufreq_frequency_table_target()是对应于->target阶段的频率表助手。只要把数值传递给这个函数,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 * `` 作为循环变量,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,不要减去指针,因为它的代价相当高。相反,使用宏 cpufreq_for_each_entry_idx() 和 cpufreq_for_each_valid_entry_idx() 。