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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 cpuidle framework(2)_cpuidle core

作者：wowo 发布于：2014-12-30 22:38 分类：电源管理子系统

cpuidle core是cpuidle framework的核心模块，负责抽象出cpuidle device、cpuidle driver和cpuidle governor三个实体，并提供如下功能（可参考“Linux cpuidle framework(1)_概述和软件架构”中的软件架构）：

1）向底层的cpuidle driver模块提供cpudile device和cpuidle driver的注册/注销接口。

2）向cpuidle governors提供governor的注册接口。

3）提供全局的cpuidle机制的开、关、暂停、恢复等功能。

4）向用户空间程序提供governor选择的接口。

5）向kernel sched中的cpuidle entry提供cpuidle的级别选择、进入等接口，以方便调用。

本文会以这些功能为线索，逐一展开，分析cpuidle framework的实现思路和实现原理。

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标签: Linux framework core cpuidle

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Linux cpuidle framework(1)_概述和软件架构

作者：wowo 发布于：2014-12-17 23:04 分类：电源管理子系统

在计算机系统中，CPU的功能是执行程序，总结起来就是我们在教科书上学到的：取指、译码、执行。那么问题来了，如果没有程序要执行，CPU要怎么办？也许您会说，停掉就是了啊。确实，是要停掉，但何时停、怎么停，却要仔细斟酌，因为实际的软硬件环境是非常复杂的。

我们回到Linux kernel上，Linux系统中，CPU被两类程序占用：一类是进程（或线程），也称进程上下文；另一类是各种中断、异常的处理程序，也称中断上下文。

进程的存在，是用来处理事务的，如读取用户输入并显示在屏幕上。而事务总有处理完的时候，如用户不再输入，也没有新的内容需要在屏幕上显示。此时这个进程就可以让出CPU，但会随时准备回来（如用户突然有按键动作）。同理，如果系统没有中断、异常事件，CPU就不会花时间在中断上下文。

在Linux kernel中，这种CPU的无所事事的状态，被称作idle状态，而cpuidle framework，就是为了管理这种状态。

注：cpuidle framework系列文章会以ARM64作为示例平台，由于ARM64刚刚发布不久，较早版本的kernel没有相关的代码，因此选用了最新的3.18-rc4版本的kernel。

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标签: Linux framework cpuidle

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Linux common clock framework(3)_实现逻辑分析

作者：wowo 发布于：2014-11-24 22:31 分类：电源管理子系统

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。

 

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标签: Linux framework clock 实现

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Linux PM domain framework(1)_概述和使用流程

作者：wowo 发布于：2014-11-13 22:09 分类：电源管理子系统

在复杂的片上系统（SOC）中，设计者一般会将系统的供电分为多个独立的block，这称作电源域（Power Domain），这样做有很多好处，例如：

1）将不同功能模块的供电分开，减小相互之间的干扰（如模拟和数字分开）。

2）不同功能所需的电压大小不同：小电压能量损耗低，但对信号质量的要求较高；大电压能量损耗高，对信号质量的要求较低。因此可以根据实际情况，使用不同的电压供电，例如CPU core只需1.2v左右即可，而大部分的I/O则需要3.3v左右。

3）系统运行的大部分时间，并不需要所有模块都处于power on状态，因此可以通过关闭不工作模块的供电，将它们的耗电降为最低。

4）等等

虽然电源域的好处多多，却不是越多越好，因为划分电源域是需要成本的（需要在PMU中使用模拟电路完成，包括金钱成本和空间成本）。因此，大多数系统会根据功能，设置有限的几个电源域，例如：CPU core（1、2、3…）；GPU；NAND；DDR；USB；Display；Codec；等等。

这种设计引出一个问题：存在多个模块共用一个电源域的情况。因而要求在对模块power on/off的时候，考虑power共用的情况：只要一个模块工作，就要power on；直到所有模块停止工作，才能power off。

Kernel的PM domain framework（位于drivers/base/power/domain.c中），提供了管理和使用系统power domain的统一方法，在解决上面提到的问题的同时，结合kernel的suspend、runtime pm、clock framework等机制，以非常巧妙、灵活的方式，管理系统供电，以达到高效、节能的目的。

同样，作为一个framework，我们可以从三个角度分析：使用者（consumer）的角度；提供者（provider）的角度；内部实现。具体如下。

注：本文的linux kernel版本为3.18-rc4。一般情况下，对于那些相对稳定的framework，蜗蜗不会说明文章所使用的kernel版本，但本文是个例外，因为PM domain很多方便、易用的patch，只能在最新版本（当前为3.18-rc4）kernel上才能看到。

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标签: Linux PM 电源管理 framework domain

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Linux common clock framework(2)_clock provider

作者：wowo 发布于：2014-10-23 23:49 分类：电源管理子系统

本文接上篇文章，从clock driver的角度，分析怎么借助common clock framework管理系统的时钟资源。换句话说，就是怎么编写一个clock driver。

由于kernel称clock driver为clock provider（相应的，clock的使用者为clock consumer），因此本文遵循这个规则，统一以clock provider命名。

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标签: Linux framework clock provider dts

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Linux common clock framework(1)_概述

作者：wowo 发布于：2014-10-20 23:06 分类：电源管理子系统

common clock framework是用来管理系统clock资源的子系统，根据职能，可分为三个部分：

1）向其它driver提供操作clocks的通用API。

2）实现clock控制的通用逻辑，这部分和硬件无关。

3）将和硬件相关的clock控制逻辑封装成操作函数集，交由底层的platform开发者实现，由通用逻辑调用。

因此，蜗蜗会将clock framework的分析文章分为3篇：

第一篇为概述和通用API的使用说明，面向的读者是使用clock的driver开发者，目的是掌握怎么使用clock framework（就是本文）；

第二篇为底层操作函数集的解析和使用说明，面向的读者是platform clock driver的开发者，目的是掌握怎么借助clock framework管理系统的时钟资源；

第三篇为clock framework的内部逻辑解析，面向的读者是linux kernel爱好者，目的是理解怎么实现clock framework。

注1：任何framework的职能分类都是如此，因此都可以按照这个模式分析。

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标签: Linux framework clock API

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Linux电源管理(7)_Wakeup events framework

作者：wowo 发布于：2014-9-9 22:43 分类：电源管理子系统

本文继续“Linux电源管理(6)_Generic PM之Suspend功能”中有关suspend同步以及PM wakeup的话题。这个话题，是近几年Linux kernel最具争议的话题之一，在国外Linux开发论坛，经常可以看到围绕该话题的辩论。辩论的时间跨度和空间跨度可以持续很长，且无法达成一致。

wakeup events framework是这个话题的一个临时性的解决方案，包括wake lock、wakeup count、autosleep等机制。它们就是本文的话题。

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标签: Linux 电源管理 wakeup events framework

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