我是靠谱客的博主 壮观戒指,这篇文章主要介绍Linux common clock framework(3)_概述,现在分享给大家,希望可以做个参考。

1. 前言

前面两篇clock framework的分析文章,分别从clock consumer和clock provider的角度,介绍了Linux kernel怎么管理系统的clock资源,以及device driver怎么使用clock资源。本文将深入到clock framework的内部,分析相关的实现逻辑。

注:本文使用的kernel版本为linux-3.10.29。虽然最新版本的kernel增加了一些内容,但主要逻辑没有改变,就不紧跟kernel的步伐了。

2. struct clk结构

到目前为止,我们还没有仔细介绍过struct clk这个代表了一个clock的数据结构呢。对consumer和provider来说,可以不关心,但对内部实现逻辑来说,就不得不提了:

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1: /* include/linux/clk-private.h */
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2: struct clk {
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3: const char *name;
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4: const struct clk_ops *ops;
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5: struct clk_hw *hw;
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6: struct clk *parent;
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7: const char **parent_names;
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8: struct clk **parents;
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9: u8 num_parents;
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10: unsigned long rate;
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11: unsigned long new_rate;
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12: unsigned long flags;
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13: unsigned int enable_count;
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14: unsigned int prepare_count;
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15: struct hlist_head children;
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16: struct hlist_node child_node;
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17: unsigned int notifier_count;
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18: #ifdef CONFIG_COMMON_CLK_DEBUG
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19: struct dentry *dentry;
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20: #endif
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21: };

name, ops, hw, parents_name, num_parents, flags, 可参考“Linux common clock framework(2)_clock provider”中的相关描述;

parent,保存了该clock当前的parent clock的struct clk指针;

parents,一个指针数组,保存了所有可能的parent clock的struct clk指针;

rate,当前的clock rate;

new_rate,新设置的clock rate,之所要保存在这里,是因为set rate过程中有一些中间计算,后面再详解;

enable_count, prepare_count,该clock被enable和prepare的次数,用于确保enable/disable以及prepare/unprepare的成对调用;

children,该clock的children clocks(孩儿们),以链表的形式组织;

child_node,一个list node,自己作为child时,挂到parent的children list时使用;

notifier_count,记录注册到notifier的个数。

3.  clock regitser/unregister

在“Linux common clock framework(2)_clock provider”中已经讲过,clock provider需要将系统的clock以tree的形式组织起来,分门别类,并在系统初始化时,通过provider的初始化接口,或者clock framework core的DTS接口,将所有的clock注册到kernel。

clock的注册,统一由clk_regitser接口实现,但基于该接口,kernel也提供了其它更为便利注册接口,下面将会一一描述。

3.1 clk_regitser

clk_register是所有register接口的共同实现,负责将clock注册到kernel,并返回代表该clock的struct clk指针。分析该接口之前,我们先看一下下面的内容:

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1: 1 F f clk_register .archarmmach-at91clock.c
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2: int __init clk_register(struct clk *clk)
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3: 2 F v clk_register .archarmmach-davinciclock.c
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4: EXPORT_SYMBOL(clk_register);
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5: 3 F f clk_register .archarmmach-davinciclock.c
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6: int clk_register(struct clk *clk)
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7: 4 F v clk_register .archarmmach-omap1clock.c
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8: EXPORT_SYMBOL(clk_register);
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9: 5 F f clk_register .archarmmach-omap1clock.c
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10: int clk_register(struct clk *clk)
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11: 6 F v clk_register .archc6xplatformspll.c
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12: EXPORT_SYMBOL(clk_register);
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13: 7 F f clk_register .archc6xplatformspll.c
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14: int clk_register(struct clk *clk)
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15: 8 F v clk_register .archunicore32kernelclock.c
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16: EXPORT_SYMBOL(clk_register);
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17: 9 F f clk_register .archunicore32kernelclock.c
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18: int clk_register(struct clk *clk)
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19: 0 F v clk_register .driversclkclk.c
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20: EXPORT_SYMBOL_GPL(clk_register);
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21: 1 F f clk_register .driversclkclk.c
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22: struct clk *clk_register(struct device *dev, struct clk_hw *hw)
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23: 2 F v clk_register .driversshclkcore.c
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24: EXPORT_SYMBOL_GPL(clk_register);
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25: 3 F f clk_register .driversshclkcore.c
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26: int clk_register(struct clk *clk)

上面是kernel中clk_register接口可能的实现位置,由此可以看出,clk_register在“include/linux/clk-provider.h”中声明,却可能在不同的C文件中实现。其它clock API也类似。这说明了什么?

这恰恰呼应了“Linux common clock framework”中“common”一词。

在旧的kernel中,clock framework只是规定了一系列的API声明,具体API的实现,由各个machine代码完成。这就导致每个machine目录下,都有一个类似clock.c的文件,以比较相似的逻辑,实现clock provider的功能。显然,这里面有很多冗余代码。

后来,kernel将这些公共代码,以clock provider的形式(上面drivers/clk/clk.c文件)抽象出来,就成了我们所说的common clock framework。

后面所有的描述,都会以common clock  framework的核心代码为基础,其它的,就不再涉及了。

下面是clk_register的实现:

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1: /**
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2: * clk_register - allocate a new clock, register it and return an opaque cookie
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3: * @dev: device that is registering this clock
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4: * @hw: link to hardware-specific clock data
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5: *
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6: * clk_register is the primary interface for populating the clock tree with new
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7: * clock nodes. It returns a pointer to the newly allocated struct clk which
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8: * cannot be dereferenced by driver code but may be used in conjuction with the
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9: * rest of the clock API. In the event of an error clk_register will return an
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10: * error code; drivers must test for an error code after calling clk_register.
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11: */
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12: struct clk *clk_register(struct device *dev, struct clk_hw *hw)
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13: {
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14: int i, ret;
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15: struct clk *clk;
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16: 
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17: clk = kzalloc(sizeof(*clk), GFP_KERNEL);
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18: if (!clk) {
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19: pr_err("%s: could not allocate clkn", __func__);
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20: ret = -ENOMEM;
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21: goto fail_out;
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22: }
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23: 
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24: clk->name = kstrdup(hw->init->name, GFP_KERNEL);
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25: if (!clk->name) {
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26: pr_err("%s: could not allocate clk->namen", __func__);
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27: ret = -ENOMEM;
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1
28: goto fail_name;
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29: }
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30: clk->ops = hw->init->ops;
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31: if (dev && dev->driver)
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32: clk->owner = dev->driver->owner;
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33: clk->hw = hw;
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34: clk->flags = hw->init->flags;
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35: clk->num_parents = hw->init->num_parents;
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36: hw->clk = clk;
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37: 
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38: /* allocate local copy in case parent_names is __initdata */
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39: clk->parent_names = kcalloc(clk->num_parents, sizeof(char *),
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40: GFP_KERNEL);
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41: 
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42: if (!clk->parent_names) {
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43: pr_err("%s: could not allocate clk->parent_namesn", __func__);
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44: ret = -ENOMEM;
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45: goto fail_parent_names;
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46: }
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47: 
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48: 
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49: /* copy each string name in case parent_names is __initdata */
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50: for (i = 0; i < clk->num_parents; i++) {
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51: clk->parent_names[i] = kstrdup(hw->init->parent_names[i],
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52: GFP_KERNEL);
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53: if (!clk->parent_names[i]) {
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54: pr_err("%s: could not copy parent_namesn", __func__);
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55: ret = -ENOMEM;
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56: goto fail_parent_names_copy;
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57: }
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58: }
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59: 
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60: ret = __clk_init(dev, clk);
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61: if (!ret)
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62: return clk;
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63: 
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64: fail_parent_names_copy:
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65: while (--i >= 0)
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66: kfree(clk->parent_names[i]);
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67: kfree(clk->parent_names);
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68: fail_parent_names:
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69: kfree(clk->name);
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70: fail_name:
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71: kfree(clk);
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72: fail_out:
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73: return ERR_PTR(ret);
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74: }
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75: EXPORT_SYMBOL_GPL(clk_register);

该接口接受一个struct clk_hw指针,该指针包含了将要注册的clock的信息(具体可参考“Linux common clock framework(2)_clock provider”),在内部分配一个struct clk变量后,将clock信息保存在变量中,并返回给调用者。实现逻辑如下:

分配struct clk空间;

根据struct clk_hw指针提供的信息,初始化clk的name、ops、hw、flags、num_parents、parents_names等变量;

调用内部接口__clk_init,执行后续的初始化操作。这个接口包含了clk_regitser的主要逻辑,具体如下。

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1: /**
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2: * __clk_init - initialize the data structures in a struct clk
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3: * @dev: device initializing this clk, placeholder for now
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4: * @clk: clk being initialized
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5: *
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6: * Initializes the lists in struct clk, queries the hardware for the
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7: * parent and rate and sets them both.
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8: */
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9: int __clk_init(struct device *dev, struct clk *clk)
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10: {
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11: int i, ret = 0;
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12: struct clk *orphan;
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13: struct hlist_node *tmp2;
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14: 
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15: if (!clk)
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16: return -EINVAL;
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17: 
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18: clk_prepare_lock();
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19: 
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20: /* check to see if a clock with this name is already registered */
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21: if (__clk_lookup(clk->name)) {
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22: pr_debug("%s: clk %s already initializedn",
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23: __func__, clk->name);
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24: ret = -EEXIST;
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25: goto out;
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26: }
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27: 
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28: /* check that clk_ops are sane. See Documentation/clk.txt */
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29: if (clk->ops->set_rate &&
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30: !(clk->ops->round_rate && clk->ops->recalc_rate)) {
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31: pr_warning("%s: %s must implement .round_rate & .recalc_raten",
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32: __func__, clk->name);
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33: ret = -EINVAL;
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34: goto out;
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35: }
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36: 
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1
37: if (clk->ops->set_parent && !clk->ops->get_parent) {
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38: pr_warning("%s: %s must implement .get_parent & .set_parentn",
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39: __func__, clk->name);
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40: ret = -EINVAL;
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41: goto out;
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42: }
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43: 
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44: /* throw a WARN if any entries in parent_names are NULL */
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45: for (i = 0; i < clk->num_parents; i++)
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46: WARN(!clk->parent_names[i],
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47: "%s: invalid NULL in %s's .parent_namesn",
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48: __func__, clk->name);
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49: 
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50: /*
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51: * Allocate an array of struct clk *'s to avoid unnecessary string
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52: * look-ups of clk's possible parents. This can fail for clocks passed
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53: * in to clk_init during early boot; thus any access to clk->parents[]
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54: * must always check for a NULL pointer and try to populate it if
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55: * necessary.
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56: *
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57: * If clk->parents is not NULL we skip this entire block. This allows
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58: * for clock drivers to statically initialize clk->parents.
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59: */
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60: if (clk->num_parents > 1 && !clk->parents) {
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61: clk->parents = kzalloc((sizeof(struct clk*) * clk->num_parents),
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62: GFP_KERNEL);
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63: /*
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64: * __clk_lookup returns NULL for parents that have not been
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65: * clk_init'd; thus any access to clk->parents[] must check
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66: * for a NULL pointer. We can always perform lazy lookups for
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67: * missing parents later on.
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68: */
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69: if (clk->parents)
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70: for (i = 0; i < clk->num_parents; i++)
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71: clk->parents[i] =
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72: __clk_lookup(clk->parent_names[i]);
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73: }
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74: 
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75: clk->parent = __clk_init_parent(clk);
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76: 
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77: /*
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78: * Populate clk->parent if parent has already been __clk_init'd. If
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79: * parent has not yet been __clk_init'd then place clk in the orphan
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80: * list. If clk has set the CLK_IS_ROOT flag then place it in the root
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81: * clk list.
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82: *
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83: * Every time a new clk is clk_init'd then we walk the list of orphan
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84: * clocks and re-parent any that are children of the clock currently
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85: * being clk_init'd.
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86: */
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87: if (clk->parent)
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88: hlist_add_head(&clk->child_node,
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89: &clk->parent->children);
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90: else if (clk->flags & CLK_IS_ROOT)
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91: hlist_add_head(&clk->child_node, &clk_root_list);
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92: else
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93: hlist_add_head(&clk->child_node, &clk_orphan_list);
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94: 
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95: /*
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96: * Set clk's rate. The preferred method is to use .recalc_rate. For
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97: * simple clocks and lazy developers the default fallback is to use the
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98: * parent's rate. If a clock doesn't have a parent (or is orphaned)
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99: * then rate is set to zero.
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100: */
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101: if (clk->ops->recalc_rate)
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102: clk->rate = clk->ops->recalc_rate(clk->hw,
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103: __clk_get_rate(clk->parent));
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104: else if (clk->parent)
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105: clk->rate = clk->parent->rate;
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106: else
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107: clk->rate = 0;
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108: 
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109: /*
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110: * walk the list of orphan clocks and reparent any that are children of
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111: * this clock
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112: */
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113: hlist_for_each_entry_safe(orphan, tmp2, &clk_orphan_list, child_node) {
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114: if (orphan->ops->get_parent) {
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115: i = orphan->ops->get_parent(orphan->hw);
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116: if (!strcmp(clk->name, orphan->parent_names[i]))
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117: __clk_reparent(orphan, clk);
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118: continue;
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119: }
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120: 
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121: for (i = 0; i < orphan->num_parents; i++)
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122: if (!strcmp(clk->name, orphan->parent_names[i])) {
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123: __clk_reparent(orphan, clk);
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124: break;
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125: }
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126: }
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127: 
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128: /*
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129: * optional platform-specific magic
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130: *
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131: * The .init callback is not used by any of the basic clock types, but
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132: * exists for weird hardware that must perform initialization magic.
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133: * Please consider other ways of solving initialization problems before
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134: * using this callback, as it's use is discouraged.
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135: */
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136: if (clk->ops->init)
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137: clk->ops->init(clk->hw);
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138: 
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139: clk_debug_register(clk);
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140: 
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141: out:
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142: clk_prepare_unlock();
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143: 
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144: return ret;
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145: }

__clk_init接口的实现相当繁琐,做的事情包括:

20~26行,以clock name为参数,调用__clk_lookup接口,查找是否已有相同name的clock注册,如果有,则返回错误。由此可以看出,clock framework以name唯一识别一个clock,因此不能有同名的clock存在;

28~42行,检查clk ops的完整性,例如:如果提供了set_rate接口,就必须提供round_rate和recalc_rate接口;如果提供了set_parent,就必须提供get_parent。这些逻辑背后的含义,会在后面相应的地方详细描述;

50~73行,分配一个struct clk *类型的数组,缓存该clock的parents clock。具体方法是根据parents_name,查找相应的struct clk指针;

75行,获取当前的parent clock,并将其保存在parent指针中。具体可参考下面“说明2”;

77~93行,根据该clock的特性,将它添加到clk_root_list、clk_orphan_list或者parent->children三个链表中的一个,具体请参考下面“说明1”;

95~107行,计算clock的初始rate,具体请参考下面“说明3”;

109~126行,尝试reparent当前所有的孤儿(orphan)clock,具体请参考下面“说明4”;

128~137行,如果clock ops提供了init接口,执行之(由注释可知,kernel不建议提供init接口)。

上面的clock init流程,有下面4点补充说明:

说明1:clock的管理和查询

clock framework有2条全局的链表:clk_root_list和clk_orphan_list。所有设置了CLK_IS_ROOT属性的clock都会挂在clk_root_list中。其它clock,如果有valid的parent ,则会挂到parent的“children”链表中,如果没有valid的parent,则会挂到clk_orphan_list中。

查询时(__clk_lookup接口做的事情),依次搜索:clk_root_list-->root_clk-->children-->child's children,clk_orphan_list-->orphan_clk-->children-->child's children,即可。

说明2:当前parent clock的选择(__clk_init_parent)

对于没有parent,或者只有1个parent 的clock来说,比较简单,设置为NULL,或者根据parent name获得parent的struct clk指针接。

对于有多个parent的clock,就必须提供.get_parent ops,该ops要根据当前硬件的配置情况,例如寄存器值,返回当前所有使用的parent的index(即第几个parent)。然后根据index,取出对应parent clock的struct clk指针,作为当前的parent。

说明3:clock的初始rate计算

对于提供.recalc_rate ops的clock来说,优先使用该ops获取初始的rate。如果没有提供,退而求其次,直接使用parent clock的rate。最后,如果该clock没有parent,则初始的rate只能选择为0。

.recalc_rate ops的功能,是以parent clock的rate为输入参数,根据当前硬件的配置情况,如寄存器值,计算获得自身的rate值。

说明4:orphan clocks的reparent

有些情况下,child clock会先于parent clock注册,此时该child就会成为orphan clock,被收养在clk_orphan_list中。

而每当新的clock注册时,kernel都会检查这个clock是否是某个orphan的parent,如果是,就把这个orphan从clk_orphan_list中移除,放到新注册的clock的怀抱。这就是reparent的功能,它的处理逻辑是:

a) 遍历orphan list,如果orphan提供了.get_parent ops,则通过该ops得到当前parent的index,并从parent_names中取出该parent的name,然后和新注册的clock name比较,如果相同,呵呵,找到parent了,执行__clk_reparent,进行后续的操作。

b) 如果没有提供.get_parent ops,只能遍历自己的parent_names,检查是否有和新注册clock匹配的,如果有,执行__clk_reparent,进行后续的操作。

c) __clk_reparent会把这个orphan从clk_orphan_list中移除,并挂到新注册的clock上。然后调用__clk_recalc_rates,重新计算自己以及自己所有children的rate。计算过程和上面的clock rate设置类似。

3.2 clk_unregister/devm_clk_register/devm_clk_unregister

clock的regitser和init,几乎占了clock framework大部分的实现逻辑。clk_unregister是regitser接口的反操作,不过当前没有实现(不需要)。而devm_clk_register/devm_clk_unregister则是clk_register/clk_unregister的device resource manager版本。

3.3 fixed rate clock的注册

“Linux common clock framework(2)_clock provider”中已经对fixed rate clock有过详细的介绍,这种类型的clock有两种注册方式,通过API注册和通过DTS注册,具体的实现位于“drivers/clk/clk-fixed-rate.c”中,介绍如下。

1)通过API注册

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1: struct clk *clk_register_fixed_rate(struct device *dev, const char *name,
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2: const char *parent_name, unsigned long flags,
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3: unsigned long fixed_rate)
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4: {
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5: struct clk_fixed_rate *fixed;
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6: struct clk *clk;
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7: struct clk_init_data init;
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8: 
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9: /* allocate fixed-rate clock */
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10: fixed = kzalloc(sizeof(struct clk_fixed_rate), GFP_KERNEL);
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11: if (!fixed) {
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12: pr_err("%s: could not allocate fixed clkn", __func__);
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13: return ERR_PTR(-ENOMEM);
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14: }
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15: 
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16: init.name = name;
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17: init.ops = &clk_fixed_rate_ops;
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18: init.flags = flags | CLK_IS_BASIC;
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19: init.parent_names = (parent_name ? &parent_name: NULL);
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20: init.num_parents = (parent_name ? 1 : 0);
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21: 
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22: /* struct clk_fixed_rate assignments */
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23: fixed->fixed_rate = fixed_rate;
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24: fixed->hw.init = &init;
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25: 
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26: /* register the clock */
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27: clk = clk_register(dev, &fixed->hw);
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28: 
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1
29: if (IS_ERR(clk))
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1
30: kfree(fixed);
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31: 
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32: return clk;
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33: }

clk_register_fixed_rate API用于注册fixed rate clock,它接收传入的name、parent_name、flags、fixed_rate等参数,并转换为struct clk_hw结构,最终调用clk_register接口,注册clock。大致的逻辑如下:

16~20行,定义一个struct clk_init_data类型的变量(init),并根据传入的参数以及fixed rate clock的特性,初始化该变量;

22~30行,分配一个私有的数据结构(struct clk_fixed_rate),并将init的指针保存在其中,最后调用clk_regitser注册该clock。

说明1:struct clk_init_data类型的变量

struct clk_init_data类型的变量(init),是一个局部变量,传递给clk_regitser使用时,用的是它的指针,说明了什么?说明该变量不会再后面使用了。再回忆一下clk_regitser的实现逻辑,会把所有的信息copy一遍,这里就好理解了。后面其它类型的clock注册时,道理相同。

说明2:fixed rate clock的实现思路

私有数据结构的定义如下:

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1: struct clk_fixed_rate {
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2: struct clk_hw hw;
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3: unsigned long fixed_rate;
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1
4: u8 flags;
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5: };

包含一个struct clk_hw变量,用于clk_regitser。另外两个变量,则为该类型clock特有的属性。私有数据结构变量(fixed)是通过kzalloc分配的,说明后续还需要使用。那怎么用呢?

由clk_regitser的实现可知,fixed rate clock注册时hw);>,把fixed指针中hw变量的地址保存在了struct clk指针中了。因此,在任何时候,通过struct clk指针(clock的代表),就可以找到所对应clock的struct clk_hw指针,从而可以找到相应的私有变量(fixed)的指针以及其中的私有数据。

基于此,fixed rate ops的实现就顺利成章了:

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1: #define to_clk_fixed_rate(_hw) container_of(_hw, struct clk_fixed_rate, hw)
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2: 
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3: static unsigned long clk_fixed_rate_recalc_rate(struct clk_hw *hw,
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4: unsigned long parent_rate)
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5: {
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1
6: return to_clk_fixed_rate(hw)->fixed_rate;
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1
7: }
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1
8: 
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1
9: const struct clk_ops clk_fixed_rate_ops = {
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10: .recalc_rate = clk_fixed_rate_recalc_rate,
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1
11: };
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1
12: EXPORT_SYMBOL_GPL(clk_fixed_rate_ops);

 

2)通过DTS注册

fixed rate clock是非常简单的一种clock,因而可以直接通过DTS的形式注册,clock framework负责解析DTS,并调用API注册clock,如下:

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1: #ifdef CONFIG_OF
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1
2: /**
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3: * of_fixed_clk_setup() - Setup function for simple fixed rate clock
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1
4: */
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5: void of_fixed_clk_setup(struct device_node *node)
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6: {
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7: struct clk *clk;
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1
8: const char *clk_name = node->name;
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9: u32 rate;
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1
10: 
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1
11: if (of_property_read_u32(node, "clock-frequency", &rate))
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12: return;
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13: 
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1
14: of_property_read_string(node, "clock-output-names", &clk_name);
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15: 
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1
16: clk = clk_register_fixed_rate(NULL, clk_name, NULL, CLK_IS_ROOT, rate);
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1
17: if (!IS_ERR(clk))
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18: of_clk_add_provider(node, of_clk_src_simple_get, clk);
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19: }
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20: EXPORT_SYMBOL_GPL(of_fixed_clk_setup);
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21: CLK_OF_DECLARE(fixed_clk, "fixed-clock", of_fixed_clk_setup);
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1
22: #endif

首先看一下CLK_OF_DECLARE宏,它的定义位于“include/linux/clk-provider.h”中,负责在指定的section中(以__clk_of_table开始的位置),定义struct of_device_id类型的变量,并由of_clk_init接口解析、匹配,如果匹配成功,则执行相应的回调函数(这里为of_fixed_clk_setup);

初始化的时候,device tree负责读取DTS,并和这些变量的名字(这里为"fixed-clock")匹配,如果匹配成功,则执行相应的回调函数(这里为of_fixed_clk_setup);

of_fixed_clk_setup会解析两个DTS字段"clock-frequency"和"clock-output-names",然后调用clk_register_fixed_rate,注册clock。注意,注册时的flags为CLK_IS_ROOT,说明目前只支持ROOT类型的clock通过DTS注册;

最后,调用of_clk_add_provider接口,将该clock添加到provider list中,方便后续的查找使用。该接口会在后面再详细介绍。

of_clk_init负责从DTS中扫描并初始化clock provider,如下:

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1: /* drivers/clk/clk.c */
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2: /**
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3: * of_clk_init() - Scan and init clock providers from the DT
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4: * @matches: array of compatible values and init functions for providers.
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5: *
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6: * This function scans the device tree for matching clock providers and
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7: * calls their initialization functions
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8: */
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9: void __init of_clk_init(const struct of_device_id *matches)
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10: {
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11: struct device_node *np;
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12: 
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1
13: if (!matches)
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14: matches = __clk_of_table;
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15: 
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1
16: for_each_matching_node(np, matches) {
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17: const struct of_device_id *match = of_match_node(matches, np);
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18: of_clk_init_cb_t clk_init_cb = match->data;
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19: clk_init_cb(np);
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20: }
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21: }

该接口有一个输入参数,用于指定需要扫描的OF id,如果留空,则会扫描__clk_of_table,就是通过CLK_OF_DECLARE宏指定的fixed rate等类型的clock。

在最新的kernel中,会在初始化代码(time_init)中以NULL为参数调用一次of_clk_init,以便自动匹配并初始化DTS中的描述的类似fixed rate的clock。

注2:这里使用大量篇幅描述一个简单的fixed rate clock的注册方式,主要目的是给大家介绍一种通用的实现方式,或者说通用思路。后面其它类型的clock,包括我们自定义的类型,实现方法都是一样的。这里就不罗嗦了,大家看代码就可以了。

3.4 gate、devider、mux、fixed factor、composite以及自定义类型clock的注册

和fixed rate类似,不再一一说明。

4. 通用API的实现

4.1 clock get

clock get是通过clock名称获取struct clk指针的过程,由clk_get、devm_clk_get、clk_get_sys、of_clk_get、of_clk_get_by_name、of_clk_get_from_provider等接口负责实现,这里以clk_get为例,分析其实现过程(位于drivers/clk/clkdev.c中)。

1)clk_get

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1: struct clk *clk_get(struct device *dev, const char *con_id)
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2: {
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3: const char *dev_id = dev ? dev_name(dev) : NULL;
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4: struct clk *clk;
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5: 
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1
6: if (dev) {
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7: clk = of_clk_get_by_name(dev->of_node, con_id);
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8: if (!IS_ERR(clk) && __clk_get(clk))
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9: return clk;
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10: }
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11: 
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12: return clk_get_sys(dev_id, con_id);
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13: }

如果提供了struct device指针,则调用of_clk_get_by_name接口,通过device tree接口获取clock指针。否则,如果没有提供设备指针,或者通过device tree不能正确获取clock,则进一步调用clk_get_sys。

这两个接口的定义如下。

2) of_clk_get_by_name

我们在“Linux common clock framework(2)_clock provider”中已经提过,clock consumer会在本设备的DTS中,以clocks、clock-names为关键字,定义所需的clock。系统启动后,device tree会简单的解析,以struct device_node指针的形式,保存在本设备的of_node变量中。

而of_clk_get_by_name,就是通过扫描所有“clock-names”中的值,和传入的name比较,如果相同,获得它的index(即“clock-names”中的第几个),调用of_clk_get,取得clock指针。

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1: struct clk *of_clk_get_by_name(struct device_node *np, const char *name)
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2: {
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3: struct clk *clk = ERR_PTR(-ENOENT);
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4: 
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5: /* Walk up the tree of devices looking for a clock that matches */
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6: while (np) {
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7: int index = 0;
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8: 
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9: /*
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10: * For named clocks, first look up the name in the
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11: * "clock-names" property. If it cannot be found, then
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1
12: * index will be an error code, and of_clk_get() will fail.
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13: */
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14: if (name)
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15: index = of_property_match_string(np, "clock-names", name);
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16: clk = of_clk_get(np, index);
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1
17: if (!IS_ERR(clk))
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18: break;
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1
19: else if (name && index >= 0) {
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1
20: pr_err("ERROR: could not get clock %s:%s(%i)n",
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1
21: np->full_name, name ? name : "", index);
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1
22: return clk;
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23: }
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1
24: 
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1
25: /*
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26: * No matching clock found on this node. If the parent node
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1
27: * has a "clock-ranges" property, then we can try one of its
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1
28: * clocks.
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29: */
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1
30: np = np->parent;
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1
31: if (np && !of_get_property(np, "clock-ranges", NULL))
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1
32: break;
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1
33: }
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1
34: 
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1
35: return clk;
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1
36: }

6~33行,是一个while循环,用于扫描所有的device_node;

14~15行,只要name不为空,管它三七二十一,直接以name为参数,去和“clock-names”匹配,获得一个index;

16~18行,以返回的index为参数,调用of_clk_get。这个index可能是invalid,不过无所谓,最糟糕就是不能获得clock指针。如果成功获取,则退出,或者继续;

19~22行,一个警告,如果name和index均合法,但是不能获得指针,则视为异常状况;

25~32行,尝试”clock-ranges“熟悉,比较冷门,不介绍它。

再看一下of_clk_get接口。

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1: struct clk *of_clk_get(struct device_node *np, int index)
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2: {
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1
3: struct of_phandle_args clkspec;
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1
4: struct clk *clk;
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1
5: int rc;
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1
6: 
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1
7: if (index < 0)
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1
8: return ERR_PTR(-EINVAL);
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1
9: 
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1
10: rc = of_parse_phandle_with_args(np, "clocks", "#clock-cells", index,
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1
11: &clkspec);
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1
12: if (rc)
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1
13: return ERR_PTR(rc);
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1
14: 
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15: clk = of_clk_get_from_provider(&clkspec);
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1
16: of_node_put(clkspec.np);
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1
17: return clk;
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1
18: }

10~13行,通过of_parse_phandle_with_args接口,将index转换为struct of_phandle_args类型的参数句柄;

15行,调用of_clk_get_from_provider,获取clock指针。

of_clk_get_from_provider的实现位于drivers/clk/clk.c,通过便利of_clk_providers链表,并调用每一个provider的get回调函数,获取clock指针。如下:

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1
1: struct clk *of_clk_get_from_provider(struct of_phandle_args *clkspec)
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1
2: {
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1
3: struct of_clk_provider *provider;
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1
4: struct clk *clk = ERR_PTR(-ENOENT);
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1
5: 
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1
6: /* Check if we have such a provider in our array */
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1
7: mutex_lock(&of_clk_lock);
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1
8: list_for_each_entry(provider, &of_clk_providers, link) {
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1
9: if (provider->node == clkspec->np)
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1
10: clk = provider->get(clkspec, provider->data);
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1
11: if (!IS_ERR(clk))
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1
12: break;
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1
13: }
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1
14: mutex_unlock(&of_clk_lock);
复制代码
1
15: 
复制代码
1
16: return clk;
复制代码
1
17: }

 

注3:分析到这里之后,consumer侧的获取流程已经很清晰,再结合“Linux common clock framework(2)_clock provider”中所介绍的of_clk_add_provider接口,整个流程都融汇贯通了。篇幅所限,有关of_clk_add_provider接口的实现,本文就不再分析了,感兴趣的读者可以自行阅读kernel代码。

3)clk_get_sys

clk_get_sys接口是在调用者没有提供struct device指针或者通过of_clk_get_xxx获取clock失败时,获取clock指针的另一种手段。基于kernel大力推行device tree的现状,蜗蜗不建议使用这种过时的手段,就不分析了。

4.2 clk_prepare/clk_unprepare

prepare和unprepare的的代码位于drivers/clk/clk.c中,分别由内部接口__clk_prepare和__clk_unprepare实现具体动作,如下:

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1: int __clk_prepare(struct clk *clk)
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2: {
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3: int ret = 0;
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1
4: 
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1
5: if (!clk)
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1
6: return 0;
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1
7: 
复制代码
1
8: if (clk->prepare_count == 0) {
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1
9: ret = __clk_prepare(clk->parent);
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1
10: if (ret)
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1
11: return ret;
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1
12: 
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1
13: if (clk->ops->prepare) {
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1
14: ret = clk->ops->prepare(clk->hw);
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1
15: if (ret) {
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1
16: __clk_unprepare(clk->parent);
复制代码
1
17: return ret;
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1
18: }
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1
19: }
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1
20: }
复制代码
1
21: 
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1
22: clk->prepare_count++;
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1
23: 
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1
24: return 0;
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1
25: }

prepare会维护一个prepare_count,用于记录prepare的次数。且在prepare_count为零时:

递归prepare自己的parent(有的话);

调用clk ops中的prepare回调函数(有的话)。

unprepare类似,不再分析。

4.3 clk_enable/clk_disable

enable/disable和prepare/unprepare的实现逻辑基本一致,需要注意的是,enable/disable时如果prepare_count为0,则会报错并返回。

4.4 clock rate有关的实现

clock rate有关的实现包括get、set和round三类,让我们依次说明。

1)clk_get_rate负责获取某个clock的当前rate,代码如下:

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1: /**
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2: * clk_get_rate - return the rate of clk
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3: * @clk: the clk whose rate is being returned
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1
4: *
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1
5: * Simply returns the cached rate of the clk, unless CLK_GET_RATE_NOCACHE flag
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6: * is set, which means a recalc_rate will be issued.
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1
7: * If clk is NULL then returns 0.
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1
8: */
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1
9: unsigned long clk_get_rate(struct clk *clk)
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1
10: {
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1
11: unsigned long rate;
复制代码
1
12: 
复制代码
1
13: clk_prepare_lock();
复制代码
1
14: 
复制代码
1
15: if (clk && (clk->flags & CLK_GET_RATE_NOCACHE))
复制代码
1
16: __clk_recalc_rates(clk, 0);
复制代码
1
17: 
复制代码
1
18: rate = __clk_get_rate(clk);
复制代码
1
19: clk_prepare_unlock();
复制代码
1
20: 
复制代码
1
21: return rate;
复制代码
1
22: }
复制代码
1
23: EXPORT_SYMBOL_GPL(clk_get_rate);

a)如果该clock设置了CLK_GET_RATE_NOCACHE标志,获取rate前需要先调用__clk_recalc_rates接口,根据当前硬件的实际情况,重新计算rate。 
__clk_recalc_rates的逻辑是:如果提供了recalc_rate ops,以parent clock的rate为参数,调用该ops,否则,直接获取parent的clock值;然后,递归recalc所有child clock。

b)调用__clk_get_rate返回实际的rate值。

2)clk_round_rate,返回该clock支持的,和输入rate最接近的rate值(不做任何改动),实际是由内部函数__clk_round_rate实现,代码如下:

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1
1: unsigned long __clk_round_rate(struct clk *clk, unsigned long rate)
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1
2: {
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1
3: unsigned long parent_rate = 0;
复制代码
1
4: 
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1
5: if (!clk)
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1
6: return 0;
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1
7: 
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1
8: if (!clk->ops->round_rate) {
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1
9: if (clk->flags & CLK_SET_RATE_PARENT)
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1
10: return __clk_round_rate(clk->parent, rate);
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1
11: else
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1
12: return clk->rate;
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1
13: }
复制代码
1
14: 
复制代码
1
15: if (clk->parent)
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1
16: parent_rate = clk->parent->rate;
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1
17: 
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1
18: return clk->ops->round_rate(clk->hw, rate, &parent_rate);
复制代码
1
19: }

a)18行,如果该clock提供了round_rate ops,直接调用该ops。

需要说明的是,round_rate ops接受两个参数,一个是需要round的rate,另一个时parent rate(以指针的形式提供)。它的意义是,对有些clock来说,如果需要得到一个比较接近的值,需要同时round parent clock,因此会在该指针中返回round后的parent clock。

b)9~10行,如果clock没有提供round_rate ops,且设置了CLK_SET_RATE_PARENT标志,则递归round parent clock,背后的思考是,直接使用parent clock所能提供的最接近的rate。

c)11~12,最后一种情况,直接返回原值,意味着无法round。

3)clk_set_rate

set rate的逻辑比较复杂,代码如下:

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1: int clk_set_rate(struct clk *clk, unsigned long rate)
复制代码
1
2: {
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1
3: struct clk *top, *fail_clk;
复制代码
1
4: int ret = 0;
复制代码
1
5: 
复制代码
1
6: /* prevent racing with updates to the clock topology */
复制代码
1
7: clk_prepare_lock();
复制代码
1
8: 
复制代码
1
9: /* bail early if nothing to do */
复制代码
1
10: if (rate == clk->rate)
复制代码
1
11: goto out;
复制代码
1
12: 
复制代码
1
13: if ((clk->flags & CLK_SET_RATE_GATE) && clk->prepare_count) {
复制代码
1
14: ret = -EBUSY;
复制代码
1
15: goto out;
复制代码
1
16: }
复制代码
1
17: 
复制代码
1
18: /* calculate new rates and get the topmost changed clock */
复制代码
1
19: top = clk_calc_new_rates(clk, rate);
复制代码
1
20: if (!top) {
复制代码
1
21: ret = -EINVAL;
复制代码
1
22: goto out;
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1
23: }
复制代码
1
24: 
复制代码
1
25: /* notify that we are about to change rates */
复制代码
1
26: fail_clk = clk_propagate_rate_change(top, PRE_RATE_CHANGE);
复制代码
1
27: if (fail_clk) {
复制代码
1
28: pr_warn("%s: failed to set %s raten", __func__,
复制代码
1
29: fail_clk->name);
复制代码
1
30: clk_propagate_rate_change(top, ABORT_RATE_CHANGE);
复制代码
1
31: ret = -EBUSY;
复制代码
1
32: goto out;
复制代码
1
33: }
复制代码
1
34: 
复制代码
1
35: /* change the rates */
复制代码
1
36: clk_change_rate(top);
复制代码
1
37: 
复制代码
1
38: out:
复制代码
1
39: clk_prepare_unlock();
复制代码
1
40: 
复制代码
1
41: return ret;
复制代码
1
42: }

a)9~16,进行一些合法性判断。

b)19~23行,调用clk_calc_new_rates接口,将需要设置的rate缓存在new_rate字段。

同时,获取设置该rate的话,需要修改到的最顶层的clock。背后的逻辑是:如果该clock的rate改变,有可能需要通过改动parent clock的rate来实现,依次递归。

c)25~23,发送rate将要改变的通知。如果有clock不能接受改动,即set rate失败,再发送rate更改停止的通知。

d)调用clk_change_rate,从最top的clock开始,依次设置新的rate。

注4:clock rate set有2种场景,一是只需修改自身的配置,即可达到rate set的目的。第二种是需要同时修改parent的rate(可向上递归)才能达成目的。看似简单的逻辑,里面却包含非常复杂的系统设计的知识。大家在使用clock framework,知道有这回事即可,并尽可能的不要使用第二种场景,以保持系统的简洁性。

4.5 clock parent有关的实现

parent操作包括get parent和set parent两类。 
get parent的逻辑非常简单,直接从clk->parent指针中获取即可。 
set parent稍微复杂,需要执行reparent和recalc_rates动作,具体不再描述了。

最后

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