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Original:How to Implement a new CPUFreq Processor Driver
Translator:Yanteng Si <siyanteng@loongson.cn> Hu Haowen <src.res@email.cn>

如何實現一個新的CPUFreq處理器驅動程序?

作者:

1. 怎麼做?

如此,你剛剛得到了一個全新的CPU/晶片組及其數據手冊,並希望爲這個CPU/晶片組添加cpufreq 支持?很好,這裡有一些至關重要的提示:

1.1 初始化

首先,在__initcall_level_7 (module_init())或更靠後的函數中檢查這個內核是否 運行在正確的CPU和正確的晶片組上。如果是,則使用cpufreq_register_driver()向 CPUfreq核心層註冊一個cpufreq_driver結構體。

結構體cpufreq_driver應該包含什麼成員?

.name - 驅動的名字。

.init - 一個指向per-policy初始化函數的指針。

.verify - 一個指向”verification”函數的指針。

.setpolicy 或 .fast_switch 或 .target 或 .target_index - 差異見 下文。

並且可選擇

.flags - cpufreq核的提示。

.driver_data - cpufreq驅動程序的特定數據。

.get_intermediate 和 target_intermediate - 用於在改變CPU頻率時切換到穩定 的頻率。

.get - 返回CPU的當前頻率。

.bios_limit - 返回HW/BIOS對CPU的最大頻率限制值。

.exit - 一個指向per-policy清理函數的指針,該函數在cpu熱插拔過程的CPU_POST_DEAD 階段被調用。

.suspend - 一個指向per-policy暫停函數的指針,該函數在關中斷且在該策略的調節器停止 後被調用。

.resume - 一個指向per-policy恢復函數的指針,該函數在關中斷且在調節器再一次開始前被 調用。

.ready - 一個指向per-policy準備函數的指針,該函數在策略完全初始化之後被調用。

.attr - 一個指向NULL結尾的”struct freq_attr”列表的指針,該函數允許導出值到 sysfs。

.boost_enabled - 如果設置,則啓用提升(boost)頻率。

.set_boost - 一個指向per-policy函數的指針,該函數用來開啓/關閉提升(boost)頻率功能。

1.2 Per-CPU 初始化

每當一個新的CPU被註冊到設備模型中,或者在cpufreq驅動註冊自己之後,如果此CPU的cpufreq策 略不存在,則會調用per-policy的初始化函數cpufreq_driver.init。請注意,.init()和.exit()程序 只對策略調用一次,而不是對策略管理的每個CPU調用一次。它需要一個 struct cpufreq_policy *policy 作爲參數。現在該怎麼做呢?

如果有必要,請在你的CPU上激活CPUfreq功能支持。

然後,驅動程序必須填寫以下數值:

policy->cpuinfo.min_freq 和 policy->cpuinfo.max_freq 該CPU支持的最低和最高頻率(kHz)
policy->cpuinfo.transition_latency CPU在兩個頻率之間切換所需的時間,以 納秒爲單位(如適用,否則指定 CPUFREQ_ETERNAL)
policy->cur 該CPU當前的工作頻率(如適用)
policy->min, policy->max, policy->policy and, if necessary, policy->governor 必須包含該cpu的 「默認策略」。稍後 會用這些值調用 cpufreq_driver.verify and either cpufreq_driver.setpolicy or cpufreq_driver.target/target_index
policy->cpus 用與這個CPU一起做DVFS的(在線+離線) CPU(即與它共享時鐘/電壓軌)的掩碼更新 這個

對於設置其中的一些值(cpuinfo.min[max]_freq, policy->min[max]),頻率表助手可能會有幫 助。關於它們的更多信息,請參見第2節。

1.3 驗證

當用戶決定設置一個新的策略(由 「policy,governor,min,max組成」)時,必須對這個策略進行驗證, 以便糾正不兼容的值。爲了驗證這些值,cpufreq_verify_within_limits(struct cpufreq_policy *policy, unsigned int min_freq, unsigned int max_freq)函數可能會有幫助。 關於頻率表助手的詳細內容請參見第2節。

您需要確保至少有一個有效頻率(或工作範圍)在 policy->min 和 policy->max 範圍內。如果有必 要,先增加policy->max,只有在沒有辦法的情況下,才減少policy->min。

1.4 target 或 target_index 或 setpolicy 或 fast_switch?

大多數cpufreq驅動甚至大多數cpu頻率升降算法只允許將CPU頻率設置爲預定義的固定值。對於這些,你 可以使用->target(),->target_index()或->fast_switch()回調。

有些cpufreq功能的處理器可以自己在某些限制之間切換頻率。這些應使用->setpolicy()回調。

1.5. target/target_index

target_index調用有兩個參數:struct cpufreq_policy * policy``和``unsigned int 索引(於列出的頻率表)。

當調用這裡時,CPUfreq驅動必須設置新的頻率。實際頻率必須由freq_table[index].frequency決定。

它應該總是在錯誤的情況下恢復到之前的頻率(即policy->restore_freq),即使我們之前切換到中間頻率。

已棄用

目標調用有三個參數。struct cpufreq_policy * policy, unsigned int target_frequency, unsigned int relation.

CPUfreq驅動在調用這裡時必須設置新的頻率。實際的頻率必須使用以下規則來確定。

  • 緊跟 “目標頻率”。
  • policy->min <= new_freq <= policy->max (這必須是有效的!!!)
  • 如果 relation==CPUFREQ_REL_L,嘗試選擇一個高於或等於 target_freq 的 new_freq。(“L代表 最低,但不能低於”)
  • 如果 relation==CPUFREQ_REL_H,嘗試選擇一個低於或等於 target_freq 的 new_freq。(“H代表 最高,但不能高於”)

這裡,頻率表助手可能會幫助你–詳見第2節。

1.6. fast_switch

這個函數用於從調度器的上下文進行頻率切換。並非所有的驅動都要實現它,因爲不允許在這個回調中睡眠。這 個回調必須經過高度優化,以儘可能快地進行切換。

這個函數有兩個參數: struct cpufreq_policy *policyunsigned int target_frequency

1.7 setpolicy

setpolicy調用只需要一個``struct cpufreq_policy * policy``作爲參數。需要將處理器內或晶片組內動態頻 率切換的下限設置爲policy->min,上限設置爲policy->max,如果支持的話,當policy->policy爲 CPUFREQ_POLICY_PERFORMANCE時選擇面向性能的設置,當CPUFREQ_POLICY_POWERSAVE時選擇面向省電的設置。 也可以查看drivers/cpufreq/longrun.c中的參考實現。

1.8 get_intermediate 和 target_intermediate

僅適用於 target_index() 和 CPUFREQ_ASYNC_NOTIFICATION 未設置的驅動。

get_intermediate應該返回一個平台想要切換到的穩定的中間頻率,target_intermediate()應該將CPU設置爲 該頻率,然後再跳轉到’index’對應的頻率。核心會負責發送通知,驅動不必在target_intermediate()或 target_index()中處理。

在驅動程序不想因爲某個目標頻率切換到中間頻率的情況下,它們可以從get_intermediate()中返回‘0’。在這種情況 下,核心將直接調用->target_index()。

注意:->target_index()應該在失敗的情況下恢復到policy->restore_freq,因爲core會爲此發送通知。

2. 頻率表助手

由於大多數cpufreq處理器只允許被設置爲幾個特定的頻率,因此,一個帶有一些函數的 「頻率表」可能會輔助處理器驅動 程序的一些工作。這樣的 “頻率表” 由一個cpufreq_frequency_table條目構成的數組組成,”driver_data” 中包 含了驅動程序的具體數值,”frequency” 中包含了相應的頻率,並設置了標誌。在表的最後,需要添加一個 cpufreq_frequency_table條目,頻率設置爲CPUFREQ_TABLE_END。而如果想跳過表中的一個條目,則將頻率設置爲 CPUFREQ_ENTRY_INVALID。這些條目不需要按照任何特定的順序排序,但如果它們是cpufreq 核心會對它們進行快速的DVFS, 因爲搜索最佳匹配會更快。

如果策略在其policy->freq_table欄位中包含一個有效的指針,cpufreq表就會被核心自動驗證。

cpufreq_frequency_table_verify()保證至少有一個有效的頻率在policy->min和policy->max範圍內,並且所有其他 標準都被滿足。這對->verify調用很有幫助。

cpufreq_frequency_table_target()是對應於->target階段的頻率表助手。只要把數值傳遞給這個函數,這個函數就會返 回包含CPU要設置的頻率的頻率表條目。

以下宏可以作爲cpufreq_frequency_table的疊代器。

cpufreq_for_each_entry(pos, table) - 遍歷頻率表的所有條目。

cpufreq_for_each_valid_entry(pos, table) - 該函數遍歷所有條目,不包括CPUFREQ_ENTRY_INVALID頻率。 使用參數 “pos”-一個``cpufreq_frequency_table * `` 作爲循環變量,使用參數 “table”-作爲你想疊代 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中處理pos的位置,不要減去指針,因爲它的代價相當高。相反,使用宏 cpufreq_for_each_entry_idx() 和 cpufreq_for_each_valid_entry_idx() 。