电源管理子系统 - 蜗窝科技

Linux Regulator Framework(2)_regulator driver

作者：wowo 发布于：2015-4-16 22:18 分类：电源管理子系统

本文从regulator driver的角度，描述怎样基于regulator framework编写regulator驱动。同时，以此为契机，学习、理解regulator有关的物理特性，以便能够更好的使用它们。

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标签: Linux driver framework regulator

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Linux Regulator Framework(1)_概述

作者：wowo 发布于：2015-3-20 21:42 分类：电源管理子系统

Regulator，中文名翻译为“稳定器”，在电子工程中，是voltage regulator（稳压器）或者current regulator（稳流器）的简称，指可以自动维持恒定电压（或电流）的装置。

voltage regulator最早应用于功放电路中，主要用于滤除电源纹波（100或者120Hz）和噪声，以及避免“输出电压随负载的变化而变化”的情况。后来，随着IC级别的regulator的出现（便宜了），voltage regulator几乎存在于任何的电子设备中。例如我们常见的嵌入式设备中，基本上每一种电压，都是经过regulator输出的。

相比较voltage regulator的广泛使用，很少见到current regulator的应用场景（相信大多数的嵌入式工程师都没有接触过）。它一般存在于电流源中，除此之外，它广泛存在于近年来新兴的LED照明设备中。current regulator在LED设备中的作用主要有两个：避免驱动电流超出最大额定值，影响其可靠性；获得预期的亮度要求，并保证各个LED亮度、色度的一致性。

虽然原理比较复杂，但从设备驱动的角度看，regulator的控制应该很简单，就是输出的enable/disable、输出电压或电流的大小的控制。那么，linux kernel的regulator framework到底要做什么呢？这就是本文的目的：弄清楚regulator framework背后思考，并总结出其软件架构（和common clock framework类似，consumer/provider/core）。

注1：有关regulator的描述，参考自“http://sound.westhost.com/articles/vi-regulators.html”。

注2：kernel中有关regulator framework的介绍写的相当好（Documentation\power\regulator\*），因此本文大部分内容会参考这些文件。

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标签: Linux framework regulator 软件架构

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Linux power supply class(1)_软件架构及API汇整

作者：wowo 发布于：2015-3-13 22:14 分类：电源管理子系统

power supply class为编写供电设备（power supply，后面简称PSY）的驱动提供了统一的框架，功能包括：

1）抽象PSY设备的共性，向用户空间提供统一的API。

2）为底层PSY驱动的编写，提供简单、统一的方式。同时封装并实现公共逻辑，驱动工程师只需把精力集中在和硬件相关的部分即可。

本文将从设计思路、软件架构、API说明以及怎么编写power supply driver四个角度，介绍power supply class。并会在下一篇文章中，分析power supply class的内部逻辑。如果有时间，会在第三篇文章中，以android系统为例，介绍应用软件怎样利用power supply class，监控系统的供电状态。

注：其实所有的class（如input subsystem），思路都是这样的----抽象共性、统一接口、屏蔽细节。我们在“Linux设备模型(7)_Class”中介绍过，本文在介绍power supply class同时，也以此为例，进一步理解设备模型中class的存在意义和使用方法。

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标签: Linux class psy

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Linux电源管理(14)_从设备驱动的角度看电源管理

作者：wowo 发布于：2015-3-2 22:53 分类：电源管理子系统

相信工作稍微久一点的linux驱动工程师都深有体会：

在旧时光里，实现某一个设备的电源管理功能，是非常简单的一件事情。大多数设备都被抽象为platform设备，driver只需要提供suspend/resume/shutdown等回调函数，并注册到kernel即可。kernel会在系统电源状态切换的过程中，调用driver提供的回调函数，切换设备的电源状态。

但是在新时代中，设备电源管理有关的操作，被统一封装在struct dev_pm_ops结构中了。该结构包含20多个回调函数，再加上复杂的电源管理机制（常规的suspend/resume、runtime PM等等），使设备驱动的电源管理工作不再那么单纯，工程师（如蜗蜗自己）的思路也不再特别清晰。

因此本文希望能以单一设备的电源管理为出发点，结合kernel的电源管理机制，介绍怎样在设备驱动中添加电源管理功能，并分析设备电源状态切换和系统电源状态切换的关系。

另外，我们在电源管理系列文章中，介绍了很多的电源管理机制，如generic PM、wakeup event framework、wakelock、autosleep、runtime PM、PM domain、等等，本文也算是对它们的梳理和总结。

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标签: Device driver PM

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Linux PM QoS framework(3)_per-device PM QoS

作者：wowo 发布于：2015-2-26 22:44 分类：电源管理子系统

per-device PM QoS是针对指定设备的QoS framework，背后的思考如下：

1）resume_latency

在Runtime PM的框架下，当device的引用计数减为0的时候，RPM会suspend该device。不过，device进入suspend状态以及从suspend状态resume是需要消耗时间的（相关信息保存在pm domain中），而系统其它实体（如用户空间程序）可能对该设备的响应时间有要求，这就是一种形式的QoS request，称作resume_latency。

per-device PM QoS framework会提供相应的接口，收集指定设备的resume_latency request，并提供给Runtime PM，它在suspend设备时，会考虑这种需求，并决定是否suspend设备。

2）latency_tolerance

一些复杂的设备，在运行状态（active）时，为了节省功耗，也有可能自行进入某些省电状态，相应的，设备的响应速度可能降低。如果该设备足够智能，可能会提供一个回调函数（.set_latency_tolerance，位于dev_pm_info结构中），以便设置最大的延迟容忍时间。这称作latency_tolerance。

对per-device PM QoS来说，需要提供一种机制，收集所有的、针对某个设备的latency_tolerance需求，并汇整出可以满足所有需求的latency_tolerance，通过设备的回调函数告知设备。

3）no power off/remote wakeup

在Runtime PM的框架下，设备suspend之后，还可以进一步通过pm domain关闭该设备的供电，以节省功耗。但关闭供电时，除了要考虑对设备resume_latency的需求之外，还要考虑该设备是否允许关闭供电，以及该设备是否需要作为一个唤醒源（remote wakeup）。

这是另一种形式的QoS request，称作per-device PM QoS flag，表示系统其它实体对该设备的一些特定行为的需求。当前的flag有两种：

PM_QOS_FLAG_NO_POWER_OFF，表示不允许设备断电
PM_QOS_FLAG_REMOTE_WAKEUP，表示设备应具备唤醒功能

这两个flag可以通过或操作，同时生效。

因此，per-device PM QoS framework的功能，就是抽象上面两类需求，包括：向requestor提供QoS request的add、update、remove等API，包括内核空间API和用户空间API；汇整、整理这些request；向电源管理有关的service（主要是pm domain framework）提供汇整后的request信息，以便这些service可以做出正确的决定。

下面将会结合source code(位于drivers/base/power/qos.c中），介绍上面的实现逻辑。

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标签: Linux Kernel pm_qos per-device

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Linux PM QoS framework(2)_PM QoS class

作者：wowo 发布于：2015-2-10 23:09 分类：电源管理子系统

回顾上一篇文章（Linux PM QoS framework(1)_概述和软件架构），PM QoS framework抽象出4个系统级别的QoS constraint（统称为PM QoS class），分别是cpu&dma latency、network latency、network throughput和memory bandwidth。并提供一系列的接口，动态的搜集、整理系统对这些constraint的需求情况。

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标签: Linux Kernel pm_qos qos

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Linux PM QoS framework(1)_概述和软件架构

作者：wowo 发布于：2015-2-4 23:06 分类：电源管理子系统

QOS为Quality Of Service（服务质量）的简称，对PM QoS而言，表示Linux kernel电源管理相关的服务质量。那到底什么是服务质量呢？

我们知道，Linux PM的主要功能，是节省功耗，但同时，会付出一定的性能代价，例如延迟（latency）增加、吞吐量（throughput）下降。可以把PM当作一种服务，把它对性能的影响，类比为服务的质量（QoS）。对性能的影响越大，QoS越低，反之越高。

不过，PM QoS framework的存在，并不是为了定义并测量系统的服务质量（Linux系统对实际的qos没有任何兴趣），而是为了定义一套框架，以满足系统各个实体（如进程、设备驱动等等）对QoS的期望为终极目标。根据实际的场景，这些期望可描述为：xxx不大于某个值；xxx不小于某个值；等等。

这个终极目标，是基于这样的事实：机器是极端的实用主义者。最理想的状况，是刚刚满足系统各个实体对QoS的期望，因而可以在满足需求的同时，最大化的省电。粗俗一点，就是“我能考60分，为什么要多花一点力气去考61分？”。这样的思路，值得我们深思。

本文将基于PM QoS framework整体的软件架构，介绍它的功能、应用场景、使用方式等。

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标签: Linux PM 电源管理 pm_qos qos

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Linux cpuidle framework(4)_menu governor

作者：wowo 发布于：2015-1-18 23:14 分类：电源管理子系统

本文以menu governor为例，进一步理解cpuidle framework中governor的概念，并学习governor的实现方法。

在当前的kernel中，有2个governor，分别为ladder和menu（蜗蜗试图理解和查找，为什么会叫这两个名字，暂时还没有答案）。ladder在periodic timer tick system中使用，menu在tickless system中使用。

现在主流的系统，出于电源管理的考量，大多都是tickless system。另外，menu governor会利用pm qos framework（蜗蜗会在后续的文章中分析），在选择策略中加入延迟容忍度（Latency tolerance）的考量。因此本文选取menu governor作为分析对象，至于ladder，就不再分析了。

注：有关periodic timer tick和tickless的知识，可参考本站时间子系统的系列文章。

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标签: Linux cpuidle menu governor pm_qos

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