Linux驱动修炼之道-clock框架

努力成为linux kernel hacker的人李万鹏原创作品，为梦而战。转载请标明出处

http://blog.csdn.net/woshixingaaa/archive/2011/05/17/6426203.aspx

内核启动时，会调用s3c24xx_register_clock函数注册很多时钟，所谓注册，就是在一个链表中保存各种"struct clk*"结构指针，这些"struct clk"结构有:clk_f(表示FCLK)，clk_h(表示HCLK)，clk_p(表示PCLK)等。然后可以通过clk_get_rate函数获得获得某类时钟频率。下面到内核中分析一下源码，这里跟踪内核启动时clock system的初始化过程：

asmlinkage void __init start_kernel(void)
{
	............
	setup_arch(&command_line);
	............
}

start_kernel调用了setup_arch(&command_line)：

void __init setup_arch(char **cmdline_p)
{
	..........
	paging_init(mdesc);
	..........
}

setup_arch调用了paging_init(mdesc)：

void __init paging_init(struct machine_desc *mdesc){
	.............
	devicemaps_init(mdesc);
	.............
}

paging_init调用了devicemaps_init(mdesc)：

static void __init devicemaps_init(struct machine_desc *mdesc)
{
	....................
	/*这里调用具体体系结构的map_io函数*/
	if (mdesc->map_io)
		mdesc->map_io();
	...................	
}

在我们板子的文件中查到这个map_io函数：

static void __init smdk2440_map_io(void)
{
	s3c24xx_init_io(smdk2440_iodesc, ARRAY_SIZE(smdk2440_iodesc));
	s3c24xx_init_clocks(12000000);
	s3c24xx_init_uarts(smdk2440_uartcfgs, ARRAY_SIZE(smdk2440_uartcfgs));
}

这个函数有一句s3c24xx_init_clocks(12000000);跟踪进去：

/* s3c24xx_init_clocks
 *
 * Initialise the clock subsystem and associated information from the
 * given master crystal value.
 *
 * xtal  = 0 -> use default PLL crystal value (normally 12MHz)
 *      != 0 -> PLL crystal value in Hz
*/

void __init s3c24xx_init_clocks(int xtal)
{
	if (xtal == 0)
		xtal = 12*1000*1000;

	if (cpu == NULL)
		panic("s3c24xx_init_clocks: no cpu setup?\n");

	if (cpu->init_clocks == NULL)
		panic("s3c24xx_init_clocks: cpu has no clock init\n");
	else
		(cpu->init_clocks)(xtal);
}

这个函数是设置晶振的频率为12M，也就是我板子上的晶振12M。注意这里最后一句：(cpu->init_clocks)(xtal);我们要查看cpu_table了。

static struct cpu_table cpu_ids[] __initdata = {
	......................
	{
		.idcode		= 0x32440001,
		.idmask		= 0xffffffff,
		.map_io		= s3c244x_map_io,
		.init_clocks	= s3c244x_init_clocks,
		.init_uarts	= s3c244x_init_uarts,
		.init		= s3c2440_init,
		.name		= name_s3c2440a
	},
	.....................
};

在cpu_table中可以找到这个init_clocks函数，也就是我们苦苦寻觅的clock system初始化函数了，真是众里寻他千百度，那人却在灯火阑珊处。

void __init s3c244x_init_clocks(int xtal)
{
	/* initialise the clocks here, to allow other things like the
	 * console to use them, and to add new ones after the initialisation
	 */

	s3c24xx_register_baseclocks(xtal);
	s3c244x_setup_clocks();
	s3c2410_baseclk_add();
}

这个s3c244x_init_clocks完成了clock system全部的初始化工作。现在一个一个来分析里边的3个函数。s3c24xx_register_baseclocks()函数在arch/arm/plat-s3c/clock.c中实现如下：这里对基本的时钟clk_xtal,clk_mpll,clk_upll,clk_f,clk_h,clk_p进行了注册。

int __init s3c24xx_register_baseclocks(unsigned long xtal)
{
	printk(KERN_INFO "S3C24XX Clocks, (c) 2004 Simtec Electronics\n");
	clk_xtal.rate = xtal;
	/* register our clocks */

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

	if (s3c24xx_register_clock(&clk_mpll) < 0)
		printk(KERN_ERR "failed to register mpll clock\n");

	if (s3c24xx_register_clock(&clk_upll) < 0)
		printk(KERN_ERR "failed to register upll clock\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");

	return 0;
}

下边看一下这个注册函数，主要任务就是把struct clk结构添加到clocks链表中。

/* clock information */
static LIST_HEAD(clocks);

这个是链表的头的注册函数。注册的struct clk结构体都要添加到这个clocks链表中。

/* initialise the clock system */

int s3c24xx_register_clock(struct clk *clk)
{
	.........
	list_add(&clk->list, &clocks);
	.........
}

现在来看第二个函数：它的任务就是设置fclk，hclk，pclk，相信如果认真写过arm裸机程序的人一定很容易看懂下边的代码了，可以对照s3c2440的手册来看的。

void __init_or_cpufreq s3c244x_setup_clocks(void)
{
	.................
	s3c24xx_setup_clocks(fclk, hclk, pclk);
}

这里调用了一个s3c24xx_setup_clocks函数，下面看它的实现：

/* initalise all the clocks */
void __init_or_cpufreq s3c24xx_setup_clocks(unsigned long fclk,
					   unsigned long hclk,
					   unsigned long pclk)
{
	clk_upll.rate = s3c24xx_get_pll(__raw_readl(S3C2410_UPLLCON),
					clk_xtal.rate);

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

就是把得到的fclk,hclk,pclk赋值相应结构体。
下面来看第三个函数，这个主要就是对外设的struct clk进行注册。这个函数一共分两部分，有两个数组，一个是init_clocks，也就是在boot时需要提供时钟的，一个是init_clocks_disable，这里的每个成员都是在boot的时候需要disable时钟的。这两个数组分别进行注册，但是注册init_clocks_disable数组中成员的for循环中调用了s3c2410_clkcon_enable(clkp, 0);也就是将相应的clk disable掉。

int __init s3c2410_baseclk_add(void) 
{ 
	unsigned long clkslow = __raw_readl(S3C2410_CLKSLOW); 
	unsigned long clkcon  = __raw_readl(S3C2410_CLKCON); 
	struct clk *clkp; 
	struct clk *xtal; 
	int ret; 
	int ptr; 
 
	clk_upll.enable = s3c2410_upll_enable; 
 
	if (s3c24xx_register_clock(&clk_usb_bus) < 0) 
		printk(KERN_ERR "failed to register usb bus clock\n"); 
 
	/* register clocks from clock array */ 
 
	clkp = init_clocks; 
	for (ptr = 0; ptr < ARRAY_SIZE(init_clocks); ptr++, clkp++) { 
		/* ensure that we note the clock state */ 
 
		clkp->usage = clkcon & clkp->ctrlbit ? 1 : 0; 
 
		ret = s3c24xx_register_clock(clkp); 
		if (ret < 0) { 
			printk(KERN_ERR "Failed to register clock %s (%d)\n", 
			       clkp->name, ret); 
		} 
	} 
 
	/* We must be careful disabling the clocks we are not intending to 
	 * be using at boot time, as subsystems such as the LCD which do 
	 * their own DMA requests to the bus can cause the system to lockup 
	 * if they where in the middle of requesting bus access. 
	 * 
	 * 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. 
	*/ 
 
	/* install (and disable) the clocks we do not need immediately */ 
 
	clkp = init_clocks_disable; 
	for (ptr = 0; ptr < ARRAY_SIZE(init_clocks_disable); ptr++, clkp++) { 
 
		ret = s3c24xx_register_clock(clkp); 
		if (ret < 0) { 
			printk(KERN_ERR "Failed to register clock %s (%d)\n", 
			       clkp->name, ret); 
		} 
 
		s3c2410_clkcon_enable(clkp, 0); 
	} 
 
	/* show the clock-slow value */ 
 
	xtal = clk_get(NULL, "xtal"); 
 
	printk("CLOCK: Slow mode (%ld.%ld MHz), %s, MPLL %s, UPLL %s\n", 
	       print_mhz(clk_get_rate(xtal) / 
			 ( 2 * S3C2410_CLKSLOW_GET_SLOWVAL(clkslow))), 
	       (clkslow & S3C2410_CLKSLOW_SLOW) ? "slow" : "fast", 
	       (clkslow & S3C2410_CLKSLOW_MPLL_OFF) ? "off" : "on", 
	       (clkslow & S3C2410_CLKSLOW_UCLK_OFF) ? "off" : "on"); 
 
	s3c_pwmclk_init(); 
	return 0; 
}

在arch/arm/plat-s3c/clock.c中实现了clock system对外提供的接口：

/*则加模块的引用计数*/
struct clk *clk_get(struct device *dev, const char *id)；
/*减少模块的引用计数*/
void clk_put(struct clk *clk)；
/*使能某个模块的时钟，比如ADC模块等*/
int clk_enable(struct clk *clk)；
/*禁止模块的时钟*/
void clk_disable(struct clk *clk)；
/*获得某类时钟频率*/
unsigned long clk_get_rate(struct clk *clk)；
/*设置某类部件的时钟(比如设置CAM接口时钟)*/
int clk_set_rate(struct clk *clk, unsigned long rate)；
/*获得父clk*/
struct clk *clk_get_parent(struct clk *clk)；
/*设置父clk*/
int clk_set_parent(struct clk *clk, struct clk *parent)；