深度解析linux時(shí)鐘子系統(tǒng)

一、clk框架簡(jiǎn)介

linux內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)了一個(gè)CLK子系統(tǒng)，用于對(duì)上層提供各模塊（例如需要時(shí)鐘信號(hào)的外設(shè)，USB等）的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)接口，對(duì)下層提供具體SOC的時(shí)鐘操作細(xì)節(jié)：

一般情況下，在可運(yùn)行l(wèi)inux的處理器平臺(tái)中，都存在非常復(fù)雜的時(shí)鐘樹(shù)（clock tree）關(guān)系，也一定會(huì)有一個(gè)非常龐大和復(fù)雜的樹(shù)狀圖，用于描述與時(shí)鐘相關(guān)的器件，以及這些器件輸出的clock關(guān)系。查看手冊(cè)都會(huì)存在類(lèi)似下列的內(nèi)容：

一款處理器中與時(shí)鐘相關(guān)的器件主要包括有：

用于產(chǎn)生 CLOCK 的 Oscillator（有源振蕩器，也稱(chēng)作諧振蕩器）或者Crystal（無(wú)源振蕩器，也稱(chēng)晶振）。

用于倍頻的 PLL（鎖相環(huán)，Phase Locked Loop）。

用于分頻的Divider。

用于多路選擇的 MUX。

用于CLOCK ENABLE控制的與門(mén)。

使用 CLOCK 的硬件模塊（也可稱(chēng)為CONSUMER）。

linux內(nèi)核中與clk框架相關(guān)源文件如下：

/include/linux/clk.h
/include/linux/clkdev.h
/include/linux/clk-provider.h
/include/linux/clk-conf.h
------------------------------------------------------
/drivers/clk/clk-devres.c
/drivers/clk-bulk.c
/drivers/clkdev.c
/drivers/clk.c
/drivers/clk-divider.c
/drivers/clk-fixed-factor.c
/drivers/clk-fixed-rate.c
/drivers/clk-gate.c
/drivers/clk-multiplier.c
/drivers/clk-mux.c
/drivers/clk-composite.c
/drivers/clk-fractional-divider.c
/drivers/clk-gpio.c
/drivers/clk-conf.c

二、clk框架接口

1、基于linux時(shí)鐘子系統(tǒng)對(duì)接底層時(shí)鐘操作的API

linux時(shí)鐘子系統(tǒng)對(duì)接底層，也就是具體硬件常用的API可視為clk provider常用的接口函數(shù)，定義在linux/include/linux/clk-provider.h文件中。不同版本linux內(nèi)核中對(duì)于clk-probider.h實(shí)現(xiàn)的而接口存在出入，參見(jiàn)源碼更進(jìn)一步獲取接口和使用方法。

注冊(cè)/注銷(xiāo)時(shí)鐘

//注冊(cè)一個(gè)新的時(shí)鐘。通常在設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中使用，以向時(shí)鐘框架添加新的時(shí)鐘源。
structclk*clk_register(structdevice*dev,structclk_hw*hw);

//帶資源管理注冊(cè)時(shí)鐘
structclk*devm_clk_register(structdevice*dev,structclk_hw*hw);

//卸載時(shí)鐘
voidclk_unregister(structclk*clk);
//帶資源管理卸載時(shí)鐘
voiddevm_clk_unregister(structdevice*dev,structclk*clk);

2、驅(qū)動(dòng)中常使用的API

芯片廠(chǎng)家會(huì)根據(jù)clk框架，對(duì)下層（即底層硬件）設(shè)計(jì)出接口，以供上層驅(qū)動(dòng)接口調(diào)用，在內(nèi)核中，提供的接口主要由/include/linux/clk.h文件導(dǎo)出，使用這些API接口時(shí)，需包含linux/clk.h頭文件：

#include

獲取struct clk指針：

structclk*devm_clk_get(structdevice*dev,constchar*id)（推薦使用，可以自動(dòng)釋放）
structclk*clk_get(structdevice*dev,constchar*id)
staticinlinestructclk*devm_clk_get_optional(structdevice*dev,constchar*id)

//(推薦使用，整組獲取，整組開(kāi)關(guān)）
staticinlineint__must_checkdevm_clk_bulk_get(structdevice*dev,intnum_clks,structclk_bulk_data*clks)
staticinlineint__must_checkdevm_clk_bulk_get_optional(structdevice*dev,intnum_clks,structclk_bulk_data*clks)
staticinlineint__must_checkdevm_clk_bulk_get_all(structdevice*dev,structclk_bulk_data**clks)

獲取/設(shè)置時(shí)鐘頻率

//根據(jù)給定的目標(biāo)頻率計(jì)算最接近的可實(shí)現(xiàn)頻率。這個(gè)函數(shù)通常在設(shè)置時(shí)鐘頻率之前調(diào)用，以確保設(shè)置的頻率是硬件支持的頻率之一。
longclk_round_rate(structclk*clk,unsignedlongrate)

//獲取時(shí)鐘頻率
unsignedlongclk_get_rate(structclk*clk)

//設(shè)置時(shí)鐘頻率
intclk_set_rate(structclk*clk,unsignedlongrate)

準(zhǔn)備/使能clk：

/*開(kāi)時(shí)鐘前調(diào)用，可能會(huì)造成休眠，所以把休眠部分放到這里，可以原子操作的放到enable里*/
intclk_prepare(structclk*clk)

/*停止clock后的善后工作，可能會(huì)睡眠。*/
voidclk_unprepare(structclk*clk)

/*原子操作，打開(kāi)時(shí)鐘，這個(gè)函數(shù)必須在產(chǎn)生實(shí)際可用的時(shí)鐘信號(hào)后才能返回，不會(huì)睡眠*/
intclk_enable(structclk*clk)

/*原子操作，關(guān)閉時(shí)鐘，不會(huì)睡眠*/
voidclk_disable(structclk*clk)

上述兩套API的本質(zhì)，是把CLOCK的啟動(dòng)/停止分為Atomic和Non-atomic兩個(gè)階段，以方便實(shí)現(xiàn)和調(diào)用。因此上面所說(shuō)的“不會(huì)睡眠/可能會(huì)睡眠”，有兩個(gè)角度的含義：

一是告訴底層的CLOCK Driver，需把可能引起睡眠的操作，放到Prepare()/Unprepare()中實(shí)現(xiàn)，一定不能放到Enable()/Disable()中；

二是提醒上層使用CLOCK的Driver，調(diào)用Prepare/Unprepare 接口時(shí)可能會(huì)睡眠，千萬(wàn)不能在A(yíng)tomic上下文（例如內(nèi)部包含Mutex 鎖、中斷關(guān)閉、Spinlock 鎖保護(hù)的區(qū)域）調(diào)用，而調(diào)用Enable()/Disable()接口則可放心。

另外，CLOCK的Enable()/Disable()為什么需要睡眠呢？例如Enable PLL CLOCK，在啟動(dòng)PLL后，需要等待它穩(wěn)定，然而PLL的穩(wěn)定時(shí)間是很長(zhǎng)的，因此這段時(shí)間要需要把CPU讓出（進(jìn)程睡眠），不然就會(huì)浪費(fèi)CPU了。

最后，為什么會(huì)實(shí)現(xiàn)合在一起的clk_prepare_enable()/clk_disable_unprepare()接口呢？如果調(diào)用者能確保是在Non-atomic上下文中調(diào)用，就可以順序調(diào)用prepare()/enable()、disable()/unprepared()，為了方便Colck框架就封裝了這兩個(gè)接口。

備注：使用clk_prepare_enable / clk_disable_unprepare，clk_prepare_enable / clk_disable_unprepare(或者clk_enable / clk_disable) 必須成對(duì)，以使引用計(jì)數(shù)正確。

三、CLK核心的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和API

1、struct clk_notifier

stuct clk_notifier用于將CLK與通知器進(jìn)行關(guān)聯(lián)，也就是定義clk的通知器，基于srcu實(shí)現(xiàn)。該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)如下（/linux/include/linux/clk.h）：

structclk_notifier{
structclk*clk;//與該通知器關(guān)聯(lián)的clk。
structsrcu_notifier_headnotifier_head;//用于這個(gè)CLK的blocking_notifier_head通知器。
structlist_headnode;
};

常用API：

//注冊(cè)一個(gè)通知塊（notifierblock），以便在指定時(shí)鐘發(fā)生事件（例如頻率變化）時(shí)接收通知。
intclk_notifier_register(structclk*clk,structnotifier_block*nb);

//注銷(xiāo)一個(gè)通知塊
intclk_notifier_unregister(structclk*clk,structnotifier_block*nb);

//帶資源管理注冊(cè)一個(gè)通知塊（notifierblock），以便在指定時(shí)鐘發(fā)生事件（如頻率變化）時(shí)接收通知。確保在設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序卸載時(shí)自動(dòng)注銷(xiāo)通知塊。
intdevm_clk_notifier_register(structdevice*dev,structclk*clk,structnotifier_block*nb);

2、struct clk_core

struct clk_core為clk框架的私有結(jié)構(gòu)，定義如下：

structclk_core{
constchar*name;//clk核心名稱(chēng)。
conststructclk_ops*ops;//該clk核心對(duì)應(yīng)的ops。
structclk_hw*hw;
structmodule*owner;
structdevice*dev;
structdevice_node*of_node;
structclk_core*parent;
structclk_parent_map*parents;
u8num_parents;
u8new_parent_index;
unsignedlongrate;
unsignedlongreq_rate;
unsignedlongnew_rate;
structclk_core*new_parent;
structclk_core*new_child;
unsignedlongflags;
boolorphan;
boolrpm_enabled;
unsignedintenable_count;
unsignedintprepare_count;
unsignedintprotect_count;
unsignedlongmin_rate;
unsignedlongmax_rate;
unsignedlongaccuracy;
intphase;
structclk_dutyduty;
structhlist_headchildren;
structhlist_nodechild_node;
structhlist_headclks;
unsignedintnotifier_count;
#ifdefCONFIG_DEBUG_FS
structdentry*dentry;
structhlist_nodedebug_node;
#endif
structkrefref;
};

從上述結(jié)構(gòu)的組成元素可知，struct clk_core是struct device的子類(lèi)，因?yàn)橐豢頢OC的時(shí)鐘關(guān)系一般以“樹(shù)狀”進(jìn)行組織，在struct clk_core中提供描述父clk_core和子clk_core的組成元素。

3、struct clk_ops

struct clk_ops描述硬件時(shí)鐘的回調(diào)操作，并由驅(qū)動(dòng)程序通過(guò)clk_*API調(diào)用。該結(jié)構(gòu)定義如下：

structclk_ops{
int(*prepare)(structclk_hw*hw);
void(*unprepare)(structclk_hw*hw);
int(*is_prepared)(structclk_hw*hw);
void(*unprepare_unused)(structclk_hw*hw);
int(*enable)(structclk_hw*hw);
void(*disable)(structclk_hw*hw);
int(*is_enabled)(structclk_hw*hw);
void(*disable_unused)(structclk_hw*hw);
int(*save_context)(structclk_hw*hw);
void(*restore_context)(structclk_hw*hw);
unsignedlong(*recalc_rate)(structclk_hw*hw,
unsignedlongparent_rate);
long(*round_rate)(structclk_hw*hw,unsignedlongrate,
unsignedlong*parent_rate);
int(*determine_rate)(structclk_hw*hw,
structclk_rate_request*req);
int(*set_parent)(structclk_hw*hw,u8index);
u8(*get_parent)(structclk_hw*hw);
int(*set_rate)(structclk_hw*hw,unsignedlongrate,
unsignedlongparent_rate);
int(*set_rate_and_parent)(structclk_hw*hw,
unsignedlongrate,
unsignedlongparent_rate,u8index);
unsignedlong(*recalc_accuracy)(structclk_hw*hw,
unsignedlongparent_accuracy);
int(*get_phase)(structclk_hw*hw);
int(*set_phase)(structclk_hw*hw,intdegrees);
int(*get_duty_cycle)(structclk_hw*hw,
structclk_duty*duty);
int(*set_duty_cycle)(structclk_hw*hw,
structclk_duty*duty);
int(*init)(structclk_hw*hw);
void(*terminate)(structclk_hw*hw);
void(*debug_init)(structclk_hw*hw,structdentry*dentry);
};

prepare：準(zhǔn)備啟動(dòng)時(shí)鐘。該回調(diào)直到時(shí)鐘完全準(zhǔn)備好才會(huì)返回，調(diào)用clk_enable是安全的。這個(gè)回調(diào)的目的是允許時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)執(zhí)行任何可能休眠的初始化。在prepare_lock被持有的情況下調(diào)用。

unprepare：將時(shí)鐘從準(zhǔn)備狀態(tài)中釋放出來(lái)。該函數(shù)通常會(huì)撤銷(xiāo)在.prepare回調(diào)中完成的工作。在prepare_lock持有的情況下調(diào)用。

is_prepared：查詢(xún)硬件以確定時(shí)鐘是否準(zhǔn)備好。允許此函數(shù)休眠，如果此操作不是設(shè)置后，將使用prepare計(jì)數(shù)。（可選的）

unprepare_unused：自動(dòng)取消時(shí)鐘準(zhǔn)備。只從clk_disable_unused調(diào)用，用于特殊需要的時(shí)鐘準(zhǔn)備。在持有prepare互斥鎖的情況下調(diào)用。這個(gè)函數(shù)可能會(huì)休眠。

enable：自動(dòng)啟用時(shí)鐘。該函數(shù)直到時(shí)鐘正在生成一個(gè)有效的時(shí)鐘信號(hào)之前不能返回，供消費(fèi)者設(shè)備驅(qū)動(dòng)使用。在enable_lock持有情況下調(diào)用，該函數(shù)必須不能睡眠。

disable：自動(dòng)禁用時(shí)鐘。在enable_lock持有情況下調(diào)用，該函數(shù)必須不能睡眠。

is_enabled：查詢(xún)硬件以確定時(shí)鐘是否開(kāi)啟。這個(gè)函數(shù)不能休眠。如果此操作不是設(shè)置，則enable計(jì)數(shù)將被使用，該函數(shù)可選。

disable_unused：自動(dòng)禁用時(shí)鐘。只從clk_disable_unused調(diào)用用于特殊需要的gate時(shí)鐘。在enable_lock持有的情況下調(diào)用，這個(gè)函數(shù)不能睡眠。

save_context：保存時(shí)鐘上下文，為斷電做準(zhǔn)備。

restore_context：在電源恢復(fù)后恢復(fù)時(shí)鐘上下文。

recalc_rate：通過(guò)查詢(xún)硬件重新計(jì)算該時(shí)鐘的速率。如果驅(qū)動(dòng)程序不能計(jì)算出這個(gè)時(shí)鐘的速率，它必須返回0。如果此callback未設(shè)置，則時(shí)鐘速率將初始化為0（可選的）。

round_rate：給定一個(gè)目標(biāo)速率作為輸入，實(shí)際上返回由時(shí)鐘支持最接近的速率，父速率是一個(gè)input/output參數(shù)。

determine_rate：給定目標(biāo)速率作為輸入，返回實(shí)際上是由時(shí)鐘支撐的最接近的速率。

set_parent：改變這個(gè)時(shí)鐘的輸入源，設(shè)置父時(shí)鐘。

get_parent：查詢(xún)硬件以確定時(shí)鐘的父時(shí)鐘。

set_rate：改變這個(gè)時(shí)鐘的速率。

set_rate_and_parent：更改此時(shí)鐘的速率和父時(shí)鐘。

recalc_accuracy：重新計(jì)算一下這個(gè)鐘的精度。時(shí)鐘的準(zhǔn)確性以PPB(十億分之一)表示。父精度為輸入?yún)?shù)。

get_phase：查詢(xún)硬件以獲取時(shí)鐘的當(dāng)前相位。

set_phase：將時(shí)鐘信號(hào)的相位按指定的度數(shù)移位。

get_duty_cycle：查詢(xún)硬件，獲取時(shí)鐘當(dāng)前占空比。

set_duty_cycle：將占空比應(yīng)用于由分子(第二個(gè)參數(shù))和分母(第三個(gè)參數(shù))指定的時(shí)鐘信號(hào)。

init：執(zhí)行特定于平臺(tái)的初始化魔術(shù)。

terminate：釋放由init分配的資源。

debug_init：為這個(gè)時(shí)鐘設(shè)置特定類(lèi)型的debugfs條目，在為這個(gè)時(shí)鐘創(chuàng)建了debugfs目錄條目之后，調(diào)用它一次。上述結(jié)構(gòu)中的回調(diào)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)需根據(jù)具體情況而定，每個(gè)callback的具體含義根據(jù)名稱(chēng)可以知道，CLK時(shí)鐘框架對(duì)上層開(kāi)放的API都會(huì)間接調(diào)用到這些callback，下表是一個(gè)clock硬件矩陣表，用于描述特定應(yīng)用場(chǎng)景下需要實(shí)現(xiàn)的callback：

參數(shù)說(shuō)明：

y表示強(qiáng)制，必須實(shí)現(xiàn)。

n表示包含該回調(diào)無(wú)效或沒(méi)有必要實(shí)現(xiàn)。

空單元格表示是可選的，或者必須根據(jù)具體情況評(píng)估實(shí)現(xiàn)。

4、struct clk_gate

struct clk_gate用于描述門(mén)控時(shí)鐘，該結(jié)構(gòu)定義如下：

structclk_gate{
structclk_hwhw;//處理公共接口和特定于硬件的接口。
void__iomem*reg;//寄存器控制門(mén)。
u8bit_idx;//單比特控制門(mén)。
u8flags;//特定硬件的falg標(biāo)志。
spinlock_t*lock;//自旋鎖。
};

常用API：

to_clk_gate()

clk_register_gate()/clk_unregister_gate()

5、struct clk

struct clk用于描述一個(gè)clk設(shè)備，該結(jié)構(gòu)定義如下：

structclk{
structclk_core*core;//表示clk核心。
structdevice*dev;//clk設(shè)備的父設(shè)備。
constchar*dev_id;//設(shè)備id。
constchar*con_id;
unsignedlongmin_rate;//最小頻率。
unsignedlongmax_rate;//最大頻率。
unsignedintexclusive_count;//獨(dú)占計(jì)數(shù)。
structhlist_nodeclks_node;//clk鏈表。
};

6、struct clk_hw

struct clk_hw用于描述特定硬件實(shí)列的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)定義如下：

structclk_hw{
structclk_core*core;//clk核心。
structclk*clk;//clk設(shè)備。
conststructclk_init_data*init;//描述clk初始化數(shù)據(jù)
};

struct clk_hw中包含了struct clk_core和struct clk?？梢钥闯墒莄lk框架中對(duì)clk核心和clk設(shè)備的封裝。

7、struct clk_divider

struct clk_divider描述可調(diào)的分頻時(shí)鐘，該結(jié)構(gòu)定義如下：

structclk_divider{
structclk_hwhw;//處理公共接口和特定硬件的接口
void__iomem*reg;//分頻器的寄存器
u8shift;//分頻位域的偏移量
u8width;//分頻位域的寬度
u8flags;//標(biāo)志
conststructclk_div_table*table;//數(shù)組的值/除數(shù)對(duì)，最后一項(xiàng)div=0。
spinlock_t*lock;//注冊(cè)鎖
};

具有影響其輸出頻率的可調(diào)分壓器的時(shí)鐘。實(shí)現(xiàn).recalc_rate，.set_rate和.round_rate。

常用API：

clk_register_divider()/clk_unregister_divider()

clk_hw_register_divider()/clk_hw_unregister_divider()

8、struct clk_mux

struct clk_mux用于描述多路復(fù)用器的時(shí)鐘，該結(jié)構(gòu)定義如下：

structclk_mux{
structclk_hwhw;
void__iomem*reg;
constu32*table;
u32mask;
u8shift;
u8flags;
spinlock_t*lock;
};

上述結(jié)構(gòu)中組成元素幾乎與struct clk_divider一樣。

常用API：

voidclk_unregister_mux(structclk*clk);
voidclk_hw_unregister_mux(structclk_hw*hw);

9、struct clk_fixed_factor

struct clk_fixed_factor用于倍頻和分頻時(shí)鐘。該結(jié)構(gòu)定義如下：

structclk_fixed_factor{
structclk_hwhw;//處理公共接口和特定硬件的接口。
unsignedintmult;//倍頻器
unsignedintdiv;//分頻器
};

具有固定乘法器和除法器的時(shí)鐘。輸出頻率為父時(shí)鐘速率除以div再乘以mult。在.recalc_rate，.set_rate和.round_rate中實(shí)現(xiàn)。

10、struct clk_fractional_divider

struct clk_fractional_divider用于描述可調(diào)分?jǐn)?shù)的分頻時(shí)鐘，該結(jié)構(gòu)定義如下：

structclk_fractional_divider{
structclk_hwhw;//處理公共接口和特定硬件的接口
void__iomem*reg;//用于分頻器的寄存器
u8mshift;//分頻位域分子的偏移量
u8mwidth;//分頻位域分子的寬度
u8nshift;//分頻位域分母的偏移量
u8nwidth;//分頻位域分母的寬度
u8flags;//標(biāo)志位
void(*approximation)(structclk_hw*hw,//近似方法的callback
unsignedlongrate,unsignedlong*parent_rate,
unsignedlong*m,unsignedlong*n);
spinlock_t*lock;//注冊(cè)鎖
};

11、struct clk_multiplier

struct clk_multiplier結(jié)構(gòu)用于描述可調(diào)的倍頻時(shí)鐘，該結(jié)構(gòu)定義如下：

structclk_multiplier{
structclk_hwhw;//處理公共接口和特定硬件的接口
void__iomem*reg;//倍頻器的寄存器
u8shift;//乘法位域的偏移量
u8width;//乘法位域的寬度
u8flags;//標(biāo)志
spinlock_t*lock;//注冊(cè)鎖
};

12、struct clk_composite

struct clk_composite結(jié)構(gòu)用于描述多路復(fù)用器、分頻器和門(mén)控時(shí)鐘的組合時(shí)鐘。該結(jié)構(gòu)定義如下：

structclk_composite{
structclk_hwhw;//處理公共接口和特定硬件的接口
structclk_opsops;//clk對(duì)應(yīng)的ops的callback

structclk_hw*mux_hw;//處理復(fù)合和硬件特定多路復(fù)用時(shí)鐘
structclk_hw*rate_hw;//處理復(fù)合和硬件特定的頻率時(shí)鐘
structclk_hw*gate_hw;//處理之間的組合和硬件特定的門(mén)控時(shí)鐘

conststructclk_ops*mux_ops;//對(duì)mux的時(shí)鐘ops
conststructclk_ops*rate_ops;//對(duì)rate的時(shí)鐘ops
conststructclk_ops*gate_ops;//對(duì)gate的時(shí)鐘ops
};

常用API：

to_clk_composite()

clk_register_composite()/clk_unregister_composite()

clk核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下圖所示：

四、CLK調(diào)試

參見(jiàn)debugfs文件系統(tǒng)下的文件可推知目前系統(tǒng)中存在的clk情況，使用如下命令：

cat/sys/debug/kernel/clk/clk_summary

查看目前系統(tǒng)的時(shí)鐘樹(shù)（clk_tree）。例如：

可以在用戶(hù)空間通過(guò)/sys設(shè)置時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)：

//getrate:
cat/sys/kernel/debug/aclk_gmac0/clk_rate

//setrate:
echo24000000>/sys/kernel/debug/aclk_gmac0/clk_rate

//打開(kāi)clk：
echo1>/sys/kernel/debug/aclk_gmac0/clk_enable_count

//關(guān)閉clk：
echo0>/sys/kernel/debug/aclk_gmac0/clk_enable_count

五、CLK信息導(dǎo)出

1、與debugfs調(diào)試信息相關(guān)的初始化

當(dāng)內(nèi)核支持debugfs且開(kāi)啟對(duì)clk的調(diào)試支持，我們可以在/sys文件系統(tǒng)路徑中的clk目錄下查看關(guān)于系統(tǒng)中所有注冊(cè)的clk信息，例如：

每個(gè)目錄代表一個(gè)clk信息，其目錄下包含如下信息：

從內(nèi)核源碼角度，創(chuàng)建debugfs調(diào)試目錄或文件由clk_debug_init()完成：

staticint__initclk_debug_init(void)
{
structclk_core*core;

#ifdefCLOCK_ALLOW_WRITE_DEBUGFS
pr_warn("
");
pr_warn("********************************************************************
");
pr_warn("**NOTICENOTICENOTICENOTICENOTICENOTICENOTICE**
");
pr_warn("****
");
pr_warn("**WRITEABLEclkDebugFSSUPPORTHASBEENENABLEDINTHISKERNEL**
");
pr_warn("****
");
pr_warn("**Thismeansthatthiskernelisbuilttoexposeclkoperations**
");
pr_warn("**suchasparentorratesetting,enabling,disabling,etc.**
");
pr_warn("**touserspace,whichmaycompromisesecurityonyoursystem.**
");
pr_warn("****
");
pr_warn("**Ifyouseethismessageandyouarenotdebuggingthe**
");
pr_warn("**kernel,reportthisimmediatelytoyourvendor!**
");
pr_warn("****
");
pr_warn("**NOTICENOTICENOTICENOTICENOTICENOTICENOTICE**
");
pr_warn("********************************************************************
");
#endif

rootdir=debugfs_create_dir("clk",NULL);

debugfs_create_file("clk_summary",0444,rootdir,&all_lists,
&clk_summary_fops);
debugfs_create_file("clk_dump",0444,rootdir,&all_lists,
&clk_dump_fops);
debugfs_create_file("clk_orphan_summary",0444,rootdir,&orphan_list,
&clk_summary_fops);
debugfs_create_file("clk_orphan_dump",0444,rootdir,&orphan_list,
&clk_dump_fops);

mutex_lock(&clk_debug_lock);
hlist_for_each_entry(core,&clk_debug_list,debug_node)
clk_debug_create_one(core,rootdir);

inited=1;
mutex_unlock(&clk_debug_lock);

return0;
}

clk_debug_init()函數(shù)由late_initcall()（/drivers/clk.c）導(dǎo)出。

六、clk驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

1、底層驅(qū)動(dòng)（clk-provider）

對(duì)于一款SOC，特定廠(chǎng)家都會(huì)針對(duì)時(shí)鐘編寫(xiě)對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)。包括用于以下功能的文件：

用于倍頻的 PLL（鎖相環(huán)，Phase Locked Loop）。

用于分頻的Divider。

用于多路選擇的 MUX。

用于CLOCK ENABLE控制的與門(mén)。

使用 CLOCK 的硬件模塊（也可稱(chēng)為CONSUMER）。

在設(shè)計(jì)這些clk驅(qū)動(dòng)時(shí)，本質(zhì)上是實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)struct clk_ops下的callback后，調(diào)用clk_register注冊(cè)進(jìn)linux內(nèi)核的時(shí)鐘框架。不同的時(shí)鐘器件在內(nèi)核中都存在與之對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，且開(kāi)放有對(duì)應(yīng)的API接口，將其注冊(cè)到內(nèi)核中。

例如Nxp的Imx6ul這款SOC，在/arch/arm/mach-imx/clk-imx6ull.c中則實(shí)現(xiàn)了對(duì)應(yīng)時(shí)鐘框架的底層驅(qū)動(dòng)，由imx6ul_clocks_init()實(shí)現(xiàn)：

CLK_OF_DECLARE(imx6ul,"fsl,imx6ul-ccm",imx6ul_clocks_init);

存在下圖類(lèi)似的SOC時(shí)鐘描述語(yǔ)句：



上述語(yǔ)句中無(wú)論是imx_clk_mux()還是imx_clk_pllv3()都會(huì)調(diào)用clk_register()向內(nèi)核注冊(cè)時(shí)鐘資源。

2、驅(qū)動(dòng)層clk

當(dāng)?shù)讓樱╟lk-provider）設(shè)計(jì)完成后，在驅(qū)動(dòng)層（也稱(chēng)為消費(fèi)者（Consumer））則可以很方便的獲取對(duì)應(yīng)的clk句柄，并可以進(jìn)行enable/disable時(shí)鐘等操作了。

常用API有：

//查找并獲取對(duì)時(shí)鐘產(chǎn)生器的引用
structclk*clk_get(structdevice*dev,constchar*id);
structclk*devm_clk_get(structdevice*dev,constchar*id);

//當(dāng)時(shí)鐘源處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，通知系統(tǒng)
intclk_enable(structclk*clk);

//當(dāng)時(shí)鐘源不再使用時(shí)，通知系統(tǒng)
voidclk_disable(structclk*clk);

clk_prepare_enable()

在內(nèi)核源碼中，可以發(fā)現(xiàn)很多的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)都會(huì)使用到時(shí)鐘子系統(tǒng)，用于對(duì)外設(shè)的控制和開(kāi)啟/停止。

例如，在Nxp提供的一個(gè)名為imx.c（/drivers/tty/serial）的通用uart驅(qū)動(dòng)中，在.probe中則會(huì)首先進(jìn)行時(shí)鐘相關(guān)的操作：

staticintserial_imx_probe(structplatform_device*pdev)
{
structimx_port*sport;
void__iomem*base;
intret=0;
structresource*res;
inttxirq,rxirq,rtsirq;

sport=devm_kzalloc(&pdev->dev,sizeof(*sport),GFP_KERNEL);
if(!sport)
return-ENOMEM;

ret=serial_imx_probe_dt(sport,pdev);
if(ret>0)
serial_imx_probe_pdata(sport,pdev);
elseif(retdev,res);
if(IS_ERR(base))
returnPTR_ERR(base);

rxirq=platform_get_irq(pdev,0);
txirq=platform_get_irq(pdev,1);
rtsirq=platform_get_irq(pdev,2);

sport->port.dev=&pdev->dev;
sport->port.mapbase=res->start;
sport->port.membase=base;
sport->port.type=PORT_IMX,
sport->port.iotype=UPIO_MEM;
sport->port.irq=rxirq;
sport->port.fifosize=32;
sport->port.ops=&imx_pops;
sport->port.rs485_config=imx_rs485_config;
sport->port.rs485.flags=
SER_RS485_RTS_ON_SEND|SER_RS485_RX_DURING_TX;
sport->port.flags=UPF_BOOT_AUTOCONF;
init_timer(&sport->timer);
sport->timer.function=imx_timeout;
sport->timer.data=(unsignedlong)sport;

sport->clk_ipg=devm_clk_get(&pdev->dev,"ipg");
if(IS_ERR(sport->clk_ipg)){
ret=PTR_ERR(sport->clk_ipg);
dev_err(&pdev->dev,"failedtogetipgclk:%d
",ret);
returnret;
}

sport->clk_per=devm_clk_get(&pdev->dev,"per");
if(IS_ERR(sport->clk_per)){
ret=PTR_ERR(sport->clk_per);
dev_err(&pdev->dev,"failedtogetperclk:%d
",ret);
returnret;
}

sport->port.uartclk=clk_get_rate(sport->clk_per);
if(sport->port.uartclk>IMX_MODULE_MAX_CLK_RATE){
ret=clk_set_rate(sport->clk_per,IMX_MODULE_MAX_CLK_RATE);
if(retdev,"clk_set_rate()failed
");
returnret;
}
}
sport->port.uartclk=clk_get_rate(sport->clk_per);

/*
*AllocatetheIRQ(s)i.MX1hasthreeinterruptswhereaslater
*chipsonlyhaveoneinterrupt.
*/
if(txirq>0){
ret=devm_request_irq(&pdev->dev,rxirq,imx_rxint,0,
dev_name(&pdev->dev),sport);
if(ret)
returnret;

ret=devm_request_irq(&pdev->dev,txirq,imx_txint,0,
dev_name(&pdev->dev),sport);
if(ret)
returnret;
}else{
ret=devm_request_irq(&pdev->dev,rxirq,imx_int,0,
dev_name(&pdev->dev),sport);
if(ret)
returnret;
}

imx_ports[sport->port.line]=sport;

platform_set_drvdata(pdev,sport);

returnuart_add_one_port(&imx_reg,&sport->port);
}

在上述代碼中，與時(shí)鐘相關(guān)的操作有四個(gè)地方：

獲取了時(shí)鐘，在這個(gè)通用uart驅(qū)動(dòng)中的其他相關(guān)的回調(diào)中，則會(huì)依托于時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)這些回調(diào)函數(shù)，例如imx_startup()：

綜上所述，可見(jiàn)時(shí)鐘框架在linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)中非常重要，只要與外設(shè)相關(guān)的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)幾乎都需要使用到時(shí)鐘框架。