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如何實現一個新的 CPUFreq 處理器驅動程式

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1. 應該做什麼？

你剛剛獲得了一個全新的 CPU / 晶片組，並且有資料手冊，想要為這個 CPU / 晶片組新增 cpufreq 支援嗎？太棒了。這裡有一些關於需要做什麼的提示

1.1 初始化

首先，在 __initcall 級別 7 (module_init()) 或更高版本的函式中，檢查此核心是否在正確的 CPU 和正確的晶片組上執行。如果是，則使用 cpufreq_register_driver() 向 CPUfreq 核心註冊一個 struct cpufreq_driver

這個 struct cpufreq_driver 應該包含什麼？

.name - 此驅動程式的名稱。

.init - 指向每個策略初始化函式的指標。

.verify - 指向“驗證”函式的指標。

.setpolicy _or_ .fast_switch _or_ .target _or_ .target_index - 請參閱下面的差異。

以及可選的

.flags - CPUfreq 核心的提示。

.driver_data - cpufreq 驅動程式特定資料。

.get_intermediate 和 target_intermediate - 用於在更改 CPU 頻率時切換到穩定頻率。

.get - 返回 CPU 的當前頻率。

.bios_limit - 返回 CPU 的 HW/BIOS 最大頻率限制。

.exit - 指向每個策略清理函式的指標，該函式在 CPU 熱插拔過程的 CPU_POST_DEAD 階段呼叫。

.suspend - 指向每個策略掛起函式的指標，該函式在中斷停用且_在_ governor 停止用於策略之後呼叫。

.resume - 指向每個策略恢復函式的指標，該函式在中斷停用且_在_ governor 再次啟動之前呼叫。

.ready - 指向每個策略就緒函式的指標，該函式在策略完全初始化後呼叫。

.attr - 指向 NULL 終止的 “struct freq_attr” 列表的指標，該列表允許將值匯出到 sysfs。

.boost_enabled - 如果設定，則啟用加速頻率。

.set_boost - 指向每個策略函式的指標，用於啟用/停用加速頻率。

1.2 每個 CPU 初始化

每當向裝置模型註冊新的 CPU 時，或者在 cpufreq 驅動程式註冊自身之後，如果沒有 CPUfreq 策略存在於 CPU 上，則會呼叫每個策略初始化函式 cpufreq_driver.init。請注意，.init() 和 .exit() 例程僅對策略呼叫一次，而不是對策略管理的每個 CPU 呼叫。它接受一個 struct cpufreq_policy *policy 作為引數。現在該怎麼辦？

如有必要，啟用 CPU 上對 CPUfreq 的支援。

然後，驅動程式必須填寫以下值

policy->cpuinfo.min_freq _and_ policy->cpuinfo.max_freq

此 CPU 支援的最小和最大頻率（以 kHz 為單位）

policy->cpuinfo.transition_latency

在此 CPU 上在兩個頻率之間切換所需的時間，以納秒為單位（如果適用，否則指定 CPUFREQ_ETERNAL）

policy->cur

此 CPU 的當前工作頻率（如果適用）

policy->min、policy->max、policy->policy 以及（如果必要）policy->governor

必須包含此 CPU 的“預設策略”。稍後，將使用這些值呼叫 cpufreq_driver.verify 和 cpufreq_driver.setpolicy 或 cpufreq_driver.target/target_index。

policy->cpus

使用與此 CPU 一起進行 DVFS 的（線上 + 離線）CPU 的掩碼更新此項（即，與它共享時鐘/電壓軌）。

對於設定其中一些值（cpuinfo.min[max]_freq、policy->min[max]）而言，頻率表助手可能會有所幫助。有關它們的更多資訊，請參見第 2 節。

1.3 驗證

當用戶決定設定新策略（包括“策略，governor，min，max”）時，必須驗證此策略，以便可以糾正不相容的值。對於驗證這些值，cpufreq_verify_within_limits(struct cpufreq_policy *policy, unsigned int min_freq, unsigned int max_freq) 函式可能會有所幫助。有關頻率表助手的詳細資訊，請參見第 2 節。

您需要確保至少一個有效頻率（或工作範圍）在 policy->min 和 policy->max 之內。如有必要，首先增加 policy->max，並且僅在沒有解決方案時，才減少 policy->min。

1.4 target 或 target_index 或 setpolicy 或 fast_switch？

大多數 cpufreq 驅動程式，甚至大多數 CPU 頻率調節演算法，都只允許將 CPU 頻率設定為預定義的固定值。對於這些，您可以使用 ->target()、->target_index() 或 ->fast_switch() 回撥。

一些支援 cpufreq 的處理器可以自行在一定限制之間切換頻率。這些應使用 ->setpolicy() 回撥。

1.5. target/target_index

target_index 呼叫有兩個引數：struct cpufreq_policy *policy 和 unsigned int 索引（指向公開的頻率表）。

CPUfreq 驅動程式必須在此處呼叫時設定新頻率。實際頻率必須由 freq_table[index].frequency 確定。

在發生錯誤時，即使我們之前切換到中間頻率，它也應始終恢復到早期頻率（即 policy->restore_freq）。

已棄用

target 呼叫有三個引數：struct cpufreq_policy *policy、unsigned int target_frequency、unsigned int relation。

CPUfreq 驅動程式必須在此處呼叫時設定新頻率。實際頻率必須使用以下規則確定

  • 保持接近 “target_freq”

  • policy->min <= new_freq <= policy->max (這必須有效！！！)

  • 如果 relation==CPUFREQ_REL_L，請嘗試選擇大於或等於 target_freq 的 new_freq。（“L 代表最低，但不低於”）

  • 如果 relation==CPUFREQ_REL_H，請嘗試選擇小於或等於 target_freq 的 new_freq。（“H 代表最高，但不高於”）

同樣，頻率表助手可以為您提供幫助 - 有關詳細資訊，請參見第 2 節。

1.6. fast_switch

此函式用於從排程程式的上下文中進行頻率切換。並非所有驅動程式都需要實現它，因為不允許從此回撥中休眠。此回撥必須經過高度最佳化，才能儘可能快地進行切換。

此函式有兩個引數：struct cpufreq_policy *policy 和 unsigned int target_frequency。

1.7 setpolicy

setpolicy 呼叫僅接受一個 struct cpufreq_policy *policy 作為引數。您需要將處理器內或晶片組內動態頻率切換的下限設定為 policy->min，上限設定為 policy->max，並且 - 如果支援 - 當 policy->policy 為 CPUFREQ_POLICY_PERFORMANCE 時，選擇以效能為導向的設定，而當 CPUFREQ_POLICY_POWERSAVE 時，選擇以省電為導向的設定。另請檢視 drivers/cpufreq/longrun.c 中的參考實現

1.8 get_intermediate 和 target_intermediate

僅適用於具有 target_index() 且 CPUFREQ_ASYNC_NOTIFICATION 未設定的驅動程式。

get_intermediate 應該返回平臺想要切換到的穩定中間頻率，而 target_intermediate() 應該在跳轉到與 ‘index’ 對應的頻率之前，將 CPU 設定為該頻率。核心將負責傳送通知，並且驅動程式不必在 target_intermediate() 或 target_index() 中處理它們。

如果驅動程式不想為某些目標頻率切換到中間頻率，則可以從 get_intermediate() 返回 ‘0’。在這種情況下，核心將直接呼叫 ->target_index()。

注意：在發生故障時，->target_index() 應該恢復到 policy->restore_freq，因為核心會發送該通知。

2. 頻率表助手

由於大多數 cpufreq 處理器只允許設定為一些特定頻率，因此帶有某些函式的“頻率表”可能有助於處理器驅動程式的一些工作。這樣的“頻率表”由 struct cpufreq_frequency_table 條目的陣列組成，其中 “driver_data” 中包含驅動程式特定的值，“frequency” 中包含對應的頻率，並且設定了標誌。在表的末尾，您需要新增一個頻率設定為 CPUFREQ_TABLE_END 的 cpufreq_frequency_table 條目。如果您想跳過表中的一個條目，請將頻率設定為 CPUFREQ_ENTRY_INVALID。條目不需要按任何特定順序排序，但如果它們已排序，則 cpufreq 核心會更快地為它們執行 DVFS，因為搜尋最佳匹配的速度更快。

如果策略的 policy->freq_table 欄位中包含有效的指標，則 cpufreq 表由核心自動驗證。

cpufreq_frequency_table_verify() 確保至少一個有效頻率在 policy->min 和 policy->max 之內，並且滿足所有其他條件。這對於 ->verify 呼叫很有幫助。

cpufreq_frequency_table_target() 是 ->target 階段的對應頻率表助手。只需將值傳遞給此函式，此函式將返回包含 CPU 應設定到的頻率的頻率表條目。

以下宏可用作 cpufreq_frequency_table 上的迭代器

cpufreq_for_each_entry(pos, table) - 迭代頻率表的所有條目。

cpufreq_for_each_valid_entry(pos, table) - 迭代所有條目，不包括 CPUFREQ_ENTRY_INVALID 頻率。使用引數 “pos” - 一個 cpufreq_frequency_table * 作為迴圈游標，而 “table” - 你想要迭代的 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 = ...
}

如果您需要使用 driver_freq_table 中 pos 的位置，請不要減去指標，因為它非常昂貴。相反，請使用宏 cpufreq_for_each_entry_idx() 和 cpufreq_for_each_valid_entry_idx()。