linux clk时钟源管理

硬件资源越来越庞大和复杂，内核的另一个挑战就是要便捷的管理这些资源。同时，面对如此之多的平台不同的CPU，管理机制需要统一适用，这就需要对资源的管理抽象到更加通用的层次。CPU中各个模块都需要时钟驱动，内核需要一种机制能通用所有的平台，方便的管理CPU上所有的clk资源。这里分析Linux对clk的管理。
Linux version: 2.6.38
平台: i.mx53 (mxc)，以下所有平台相关部分都特指i.mx53
涉及的源文件有：

• include/linux/clk.h
• drivers/clk/clkdev.c
• arch/arm/plat-mxc/clock.c
• arch/arm/mach-mx5/clock.c

1. clk通用接口

内核定义了一套标准的接口(include/linux/clk.h)，用于所有的平台之上。每个时钟源对象使用一个struct clk结构来表示。而struct clk结构的具体内容由各平台自己定义。clk.h头文件定义了操作一个clk对象的所有接口。内核的其他地方可以也只能使用clk.h中提供的这些接口函数来操作clk。

struct clk *clk_get(struct device *dev, const char *id);
int clk_enable(struct clk *clk);
void clk_disable(struct clk *clk);
unsigned long clk_get_rate(struct clk *clk);
void clk_put(struct clk *clk);
long clk_round_rate(struct clk *clk, unsigned long rate);
int clk_set_rate(struct clk *clk, unsigned long rate);
int clk_set_parent(struct clk *clk, struct clk *parent);
struct clk *clk_get_parent(struct clk *clk);
struct clk *clk_get_sys(const char *dev_id, const char *con_id);
int clk_add_alias(const char *alias, const char *alias_dev_name, char *id,
			struct device *dev);

2. struct clk

clk结构体是平台相关的。在arch/arm/mach-mx5/clock.c中会预先描述CPU中所有的clk对象。

• parent - clk是由parent分出来的。那么如果parent关闭了，当前clk也就没有了。
• secondary - 第二时钟源，用于enable/disable当前clk。
• usecount - 引用计数。
• get_rate, set_rate, enable, disable, set_parent - 很显然，这些函数指针指到实际操作的函数。clk.h中的各接口函数最后都会调用到这里的函数指针。函数指针是隔离变化的最好办法，在这里一下就把层次抽象出来了。

2. clocks链表

arch/arm/mach-mx5/clock.c中不仅定义了所有的clk对象，而且每个clk对象还要对应一个struct clk_lookup结构。在初始化时，会将所有的clk_loopup结构添加进入clocks链表中。

struct clk_lookup {
	struct list_head	node;
	const char		*dev_id;
	const char		*con_id;
	struct clk		*clk;
};

clk_lookup，顾名思义就知道它是用来查找struct clk结构的。有了它，就可以通过设备名或时钟源的名字来找到相应的struct clk结构。链表操作位于drivers/clk/clkdev.c

3. clk平台通用操作

arch/arm/plat-mxc/clock.c源文件中定义了mxc平台clock的通用操作接口。

enable/disable函数中可以看到引用计数usecount的作用。一个clk只有当其usecount为0的时候才会做实际的打开动作，也只有usecount为0时才能确认没有被任何其他设备使用，可以禁止了。层次关系被递归调用和引用计数巧妙的实现。

static void __clk_disable(struct clk *clk)
{
	if (clk == NULL || IS_ERR(clk))
		return;
	WARN_ON(!clk->usecount);

	if (!(--clk->usecount)) {
		if (clk->disable)
			clk->disable(clk);

		__clk_disable(clk->secondary);
		__clk_disable(clk->parent);
	}
}

static int __clk_enable(struct clk *clk)
{
	if (clk == NULL || IS_ERR(clk))
		return -EINVAL;

	if (clk->usecount++ == 0) {
		__clk_enable(clk->parent);
		__clk_enable(clk->secondary);

		if (clk->enable)
			clk->enable(clk);
	}
	return 0;
}

4. clk与pm

为了省电，当不需要clk时将其关闭，上面的clk_enable/clk_disable实现了此功能。除了关闭clk省电，还可以降低clk频率以达到省电的目的。当系统当前负载较轻，不需要clk跑在那么高的频率时，就可以对该clk降频了。从这些关系可以看到，clk与电源管理，cpufreq等都可能有关联。

mxc为各时钟定义了几个属性标志：

arch/arm/plat-mxc/include/mach/clock.h

/* Clock flags */
#define RATE_PROPAGATES		(1 << 0)	/* Program children too */
#define ALWAYS_ENABLED		(1 << 1)	/* Clock cannot be disabled */
#define RATE_FIXED		(1 << 2)	/* Fixed clock rate */
#define CPU_FREQ_TRIG_UPDATE	(1 << 3)	/* CPUFREQ trig update */
#define AHB_HIGH_SET_POINT	(1 << 4)	/* Requires max AHB clock */
#define AHB_MED_SET_POINT	(1 << 5)	/* Requires med AHB clock */