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  • linux kernel 模块时钟的用法

     

    linux kernel 模块时钟的用法

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    分类: 驱动入门
     

    逢山开路 遇水架桥,今天想自己写个adc的驱动,发现不清楚系统各个模块的系统时钟如何使用。
    总不能自己想怎么弄,就怎么弄吧,还是学学框架吧——使用时钟的框架。

        adc_clock = clk_get(NULL, "adc");
        if (!adc_clock) {
            printk(KERN_ERR "failed to get adc clock source\n");
            return -ENOENT;
        }
        clk_use(adc_clock);
        clk_enable(adc_clock);

    上面的这段代码是touchscreen的驱动中的一段,我不清楚,所以去学学系统各个模块时钟的使用方式。
    在系统的初始化的时候,看见过,但是忘了,在回顾一下。

    那是在paging_init()中调用了 mdesc->map_io(),


    void __init sbc2440_map_io(void)
    {
        s3c24xx_init_io(sbc2440_iodesc, ARRAY_SIZE(sbc2440_iodesc));
        s3c24xx_init_clocks(12000000); //这个是系统各个部分始终初始化的起点
        s3c24xx_init_uarts(sbc2440_uartcfgs, ARRAY_SIZE(sbc2440_uartcfgs));
        s3c24xx_set_board(&sbc2440_board);

        s3c_device_nand.dev.platform_data = &bit_nand_info;
    }

    跟 cpu_table 有关,拷贝过来

    /* table of supported CPUs */

    static const char name_s3c2410[]  = "S3C2410";
    static const char name_s3c2440[]  = "S3C2440";
    static const char name_s3c2410a[] = "S3C2410A";
    static const char name_s3c2440a[] = "S3C2440A";

    static struct cpu_table cpu_ids[] __initdata = {
        {
            .idcode        = 0x32410000,
            .idmask        = 0xffffffff,
            .map_io        = s3c2410_map_io,
            .init_clocks    = s3c2410_init_clocks,
            .init_uarts    = s3c2410_init_uarts,
            .init        = s3c2410_init,
            .name        = name_s3c2410
        },
        {
            .idcode        = 0x32410002,
            .idmask        = 0xffffffff,
            .map_io        = s3c2410_map_io,
            .init_clocks    = s3c2410_init_clocks,
            .init_uarts    = s3c2410_init_uarts,
            .init        = s3c2410_init,
            .name        = name_s3c2410a
        },
        {
            .idcode        = 0x32440000,
            .idmask        = 0xffffffff,
            .map_io        = s3c2440_map_io,
            .init_clocks    = s3c2440_init_clocks,
            .init_uarts    = s3c2440_init_uarts,
            .init        = s3c2440_init,
            .name        = name_s3c2440
        },
        {
            .idcode        = 0x32440001,
            .idmask        = 0xffffffff,
            .map_io        = s3c2440_map_io,
            .init_clocks    = s3c2440_init_clocks,
            .init_uarts    = s3c2440_init_uarts,
            .init        = s3c2440_init,
            .name        = name_s3c2440a
        }
    };

    和时钟相关的调用路径: 在 s3c24xx_init_clocks() -> (cpu->init_clocks)(xtal)-> s3c24xx_setup_clocks()
    这个s3c24xx_setup_clocks()注册了系统的所有时钟,仔细看看它。

    在这个函数被调用之前,代码已经根据 S3C2410_MPLLCON,S3C2410_CLKDIVN寄存器 和 晶振 的频率计算出了
    fclk,hclk,pclk,他们应该分别是400M,100M,50M。

    struct clk {
        struct list_head      list;
        struct module        *owner;
        struct clk           *parent;
        const char           *name;
        int              id;
        atomic_t              used;
        unsigned long         rate;
        unsigned long         ctrlbit;
        int            (*enable)(struct clk *, int enable);
    };

    clk数据结构是系统中时钟的抽象,它用list串成一个双向链表,在这个clocks链表里的clk结构,说明是系统中已经注册的,
    parent表示他的来源,f,h,p之一,name是寻找到某个clk的唯一标识。enable是面向对象的思想的体现,不过,这里
    没有用到,只是全部被填充为 s3c24xx_clkcon_enable()。

    /* clock information */

    static LIST_HEAD(clocks);
    static DECLARE_MUTEX(clocks_sem);


    /* clock definitions */

    static struct clk init_clocks[] = {
        { .name    = "nand",
          .id       = -1,
          .parent  = &clk_h,
          .enable  = s3c24xx_clkcon_enable,
          .ctrlbit = S3C2410_CLKCON_NAND
        },
        { .name    = "lcd",
          .id       = -1,
          .parent  = &clk_h,
          .enable  = s3c24xx_clkcon_enable,
          .ctrlbit = S3C2410_CLKCON_LCDC
        },
        { .name    = "usb-host",
          .id       = -1,
          .parent  = &clk_h,
          .enable  = s3c24xx_clkcon_enable,
          .ctrlbit = S3C2410_CLKCON_USBH
        },
        { .name    = "usb-device",
          .id       = -1,
          /*.parent  = &clk_h, */
          .parent  = &clk_xtal,
          .enable  = s3c24xx_clkcon_enable,
          .ctrlbit = S3C2410_CLKCON_USBD
        },
        { .name    = "timers",
          .id       = -1,
          .parent  = &clk_p,
          .enable  = s3c24xx_clkcon_enable,
          .ctrlbit = S3C2410_CLKCON_PWMT
        },
        { .name    = "sdi",
          .id       = -1,
          .parent  = &clk_p,
          .enable  = s3c24xx_clkcon_enable,
          .ctrlbit = S3C2410_CLKCON_SDI
        },
        { .name    = "uart",
          .id       = 0,
          .parent  = &clk_p,
          .enable  = s3c24xx_clkcon_enable,
          .ctrlbit = S3C2410_CLKCON_UART0
        },
        { .name    = "uart",
          .id       = 1,
          .parent  = &clk_p,
          .enable  = s3c24xx_clkcon_enable,
          .ctrlbit = S3C2410_CLKCON_UART1
        },
        { .name    = "uart",
          .id       = 2,
          .parent  = &clk_p,
          .enable  = s3c24xx_clkcon_enable,
          .ctrlbit = S3C2410_CLKCON_UART2
        },
        { .name    = "gpio",
          .id       = -1,
          .parent  = &clk_p,
          .enable  = s3c24xx_clkcon_enable,
          .ctrlbit = S3C2410_CLKCON_GPIO
        },
        { .name    = "rtc",
          .id       = -1,
          .parent  = &clk_p,
          .enable  = s3c24xx_clkcon_enable,
          .ctrlbit = S3C2410_CLKCON_RTC
        },
        { .name    = "adc",
          .id       = -1,
          .parent  = &clk_p,
          .enable  = s3c24xx_clkcon_enable,
          .ctrlbit = S3C2410_CLKCON_ADC
        },
        { .name    = "i2c",
          .id       = -1,
          .parent  = &clk_p,
          .enable  = s3c24xx_clkcon_enable,
          .ctrlbit = S3C2410_CLKCON_IIC
        },
        { .name    = "iis",
          .id       = -1,
          .parent  = &clk_p,
          .enable  = s3c24xx_clkcon_enable,
          .ctrlbit = S3C2410_CLKCON_IIS
        },
        { .name    = "spi",
          .id       = -1,
          .parent  = &clk_p,
          .enable  = s3c24xx_clkcon_enable,
          .ctrlbit = S3C2410_CLKCON_SPI
        },
        { .name    = "watchdog",
          .id       = -1,
          .parent  = &clk_p,
          .ctrlbit = 0
        }
    };

    仔细看,usb-device 的parent有些特别,watchdog没有enable,只有uart才有id,其他的id都是-1。

    下面可以看 s3c24xx_setup_clocks()了,像所注视的那样,它初始化了所有的时钟,其实是注册到clocks链表里面,以后可以从clocks
    链表中找到。

    /* initalise all the clocks */

    int __init s3c24xx_setup_clocks(unsigned long xtal,
                    unsigned long fclk,
                    unsigned long hclk,
                    unsigned long pclk)
    {
        struct clk *clkp = init_clocks;
        int ptr;
        int ret;

        printk(KERN_INFO "S3C2410 Clocks, (c) 2004 Simtec Electronics\n");

        /* initialise the main system clocks */

        clk_xtal.rate = xtal;

        clk_h.rate = hclk;
        clk_p.rate = pclk;
        clk_f.rate = fclk;

    上面的时钟是祖宗级别的,他们的频率已经被确定了。
    分别代表晶震12Mhz,arm核400M,h总线100M,p总线50M。

        /* it looks like just setting the register here is not good
         * enough, and causes the odd hang at initial boot time, so
         * do all of them indivdually.
         *
         * I think disabling the LCD clock if the LCD is active is
         * very dangerous, and therefore the bootloader should be
         * careful to not enable the LCD clock if it is not needed.
         *
         * and of course, this looks neater
         */

        s3c24xx_clk_enable(S3C2410_CLKCON_NAND, 0);  // ghcstop: disable? ==> enable
        s3c24xx_clk_enable(S3C2410_CLKCON_USBH, 0);
        s3c24xx_clk_enable(S3C2410_CLKCON_USBD, 0);
        s3c24xx_clk_enable(S3C2410_CLKCON_ADC, 0);
        s3c24xx_clk_enable(S3C2410_CLKCON_IIC, 0);
        s3c24xx_clk_enable(S3C2410_CLKCON_SPI, 0);
        //s3c24xx_clk_enable(S3C2410_CLKCON_IIS, 1); // default value is 1 ==> enable

    s3c24xx_clk_enable用来使能/禁止系统对某个模块供应时钟,他操作的对象是CLKCON,这个寄存器的bit[4~20]每位代表
    了系统中的一个模块的时钟供应情况,要么使能,要么禁止。bit[2~3]分别代表idle和sleep模式,所以s3c24xx_clk_enable
    总是去擦出这两个bit位。然后根据第2个参数去打开(1)/禁止(0)对模个模块的时钟供应。
    显然,上面的操作都是禁止时钟供应的,包括nand,usbhost,usbdevice,adc,iic,spi。

        /* assume uart clocks are correctly setup */

        /* register our clocks */

        if (s3c24xx_register_clock(&clk_xtal) < 0)
            printk(KERN_ERR "failed to register master xtal\n");

        if (s3c24xx_register_clock(&clk_f) < 0)
            printk(KERN_ERR "failed to register cpu fclk\n");

        if (s3c24xx_register_clock(&clk_h) < 0)
            printk(KERN_ERR "failed to register cpu hclk\n");

        if (s3c24xx_register_clock(&clk_p) < 0)
            printk(KERN_ERR "failed to register cpu pclk\n");

    s3c24xx_register_clock用于注册这个时钟到clocks链表,他还设置clk的owner成员为内核模块所拥有,
    并且设置clk->used原子型结构为没有被使用(0),然后根据clk->enable有无初始值,为没有初始值的设置一个
    哑clk_null_enable,上面的四个base clock都是不能被关闭的,所以他们的clk->enable成员都是clk_null_enable

        /* register clocks from clock array */

        for (ptr = 0; ptr < ARRAY_SIZE(init_clocks); ptr++, clkp++) {
            ret = s3c24xx_register_clock(clkp);
            if (ret < 0) {
                printk(KERN_ERR "Failed to register clock %s (%d)\n",
                       clkp->name, ret);
            }
        }

    上面完成了系统其他部分时钟初始化,当然这部分才是我们关心的内容,这些模块的时钟源都来自base clock。
    其中watchdog没有enable成员,不能被关闭。

        return 0;
    }//s3c24xx_setup_clocks()end


    下面是四个系统的基本时钟,clk_xtal代表晶震。
    他们的rate都被上面的函数确定了,而其他部分的时钟还没有rate呢。

    /* base clocks */

    static struct clk clk_xtal = {
        .name        = "xtal",
        .id        = -1,
        .rate        = 0,
        .parent        = NULL,
        .ctrlbit    = 0,
    };

    static struct clk clk_f = {
        .name        = "fclk",
        .id        = -1,
        .rate        = 0,
        .parent        = NULL,
        .ctrlbit    = 0,
    };

    static struct clk clk_h = {
        .name        = "hclk",
        .id        = -1,
        .rate        = 0,
        .parent        = NULL,
        .ctrlbit    = 0,
    };

    static struct clk clk_p = {
        .name        = "pclk",
        .id        = -1,
        .rate        = 0,
        .parent        = NULL,
        .ctrlbit    = 0,
    };

    宏THIS_MODULE,它的定义如下是#define THIS_MODULE (&__this_module),__this_module是一个struct module变量,
    代表当前模块,跟current有几分相似。可以通过THIS_MODULE宏来引用模块的struct module结构


    好了,回头看看让我晕的函数。

        adc_clock = clk_get(NULL, "adc");
        if (!adc_clock) {
            printk(KERN_ERR "failed to get adc clock source\n");
            return -ENOENT;
        }
        clk_use(adc_clock);
        clk_enable(adc_clock);

    上面涉及到3个函数,分别是clk_get,clk_use,clk_enable()。
    其中clk_get()的主要代码如下:

            list_for_each_entry(p, &clocks, list) {
                if (p->id == -1 && strcmp(id, p->name) == 0 &&
                    try_module_get(p->owner)) {
                    clk = p;
                    break;
                }
            }
    看到了吧,不再clocks这个时钟链表里的时钟配置是不会被看到的,这都是s3c24xx_register_clock()函数的功劳,
    然后他根据名字,找到对应的时钟结构,比如根据"adc"找到adc的clk结构,然后增加对这个模块的使用计数,最后返回
    这个找到的clk指针。

    clk_use()很简单,只是单纯的增加本时钟的使用
    int clk_use(struct clk *clk)
    {
        atomic_inc(&clk->used);
        return 0;
    }

    在看时钟打开函数,
    clk_enable(adc_clock)
    int clk_enable(struct clk *clk)
    {
        if (IS_ERR(clk))
            return -EINVAL;

        return (clk->enable)(clk, 1);
    }
    这里就体现出了面向对象的思想了,其中watchdog,四个基本的时钟是没有打开关闭的。
    当然这个函数也是最主要的操作,他包含了对寄存器CLKCON的操作。

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