SOC的時(shí)鐘和電源管理

(2013-04-27 18:58:07)

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it

dm3730

時(shí)鐘

linux

電源

現(xiàn)在的SOC，因?yàn)槎嘤米鍪殖衷O(shè)備，所以在節(jié)省能源方面都不遺余力。我看原因到不是為了降低碳排放，而是為了讓一塊電池能夠用的時(shí)間更長(zhǎng)。當(dāng)然，這自然就減少了能源消耗。

節(jié)電的首要措施，當(dāng)然就是芯片本省的能耗，那么低壓運(yùn)行自然節(jié)省能耗，且不降低運(yùn)算能力！然而，越是低壓，對(duì)電路要求就越高，因?yàn)榇藭r(shí)0和1的差距就越小。

降低運(yùn)行時(shí)的時(shí)鐘頻率，也可以節(jié)省能耗。不幸的是，降低頻率將直接影響性能。因此，一般的設(shè)計(jì)都是在CPU比較空閑時(shí)，降低頻率。這就開(kāi)始需要有軟件的配合了。

能夠通過(guò)軟件關(guān)閉某個(gè)當(dāng)前不被使用的部件的電源，是另外一個(gè)方法。現(xiàn)代SOC的硬件設(shè)計(jì)，都是將芯片劃分為幾個(gè)，甚至幾十個(gè)電源域(Domain)。每個(gè)域有自己的開(kāi)關(guān)，軟件可以控制。一般的設(shè)計(jì)，都存在一個(gè)永不斷電的域(只要主電源在供電)，通常叫Wakeup域。處在這個(gè)域內(nèi)的部件，任何時(shí)候都在工作，以期探測(cè)到某個(gè)事件的發(fā)生，喚醒其它模塊。就是打開(kāi)其它模塊的開(kāi)關(guān)，重新開(kāi)啟它們。

降低能耗所采用的辦法里面，關(guān)閉時(shí)鐘或是改變時(shí)鐘頻率，是最復(fù)雜的手段。關(guān)閉時(shí)鐘，但是并不關(guān)閉電源！能耗也會(huì)比較明顯地降低，當(dāng)然不如直接關(guān)閉電源更節(jié)省，但是它有優(yōu)點(diǎn)，恢復(fù)起來(lái)極快！因此，在時(shí)鐘極其管理這里，SOC都非常復(fù)雜。至少對(duì)于我這個(gè)只懂服務(wù)器的人來(lái)講如此。過(guò)去的服務(wù)器那里有能用軟件控制開(kāi)關(guān)時(shí)鐘的說(shuō)法？我是一無(wú)所知！

一塊單板(SOC)里面的所有時(shí)鐘，基本上構(gòu)成一顆樹(shù)。就是說(shuō)有一個(gè)或兩個(gè)外部驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘，通過(guò)一些倍分運(yùn)算，最后生成很多時(shí)鐘信號(hào)。因?yàn)槊總€(gè)控制器，外設(shè)，都需要一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。例如Beagleboard-xm單板，采用兩個(gè)外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)：一個(gè)32KHz的低頻驅(qū)動(dòng)，一個(gè)26MHz的高頻驅(qū)動(dòng)。而它所用的DM3730上的HS

USB控制器，需要六個(gè)時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。

每個(gè)時(shí)鐘，有一個(gè)信號(hào)源，做為它產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)的基礎(chǔ)。也就是說(shuō)，它有一個(gè)父時(shí)鐘。它還可能有個(gè)開(kāi)關(guān)，以控制是否輸出時(shí)鐘信號(hào)。它還可能有一個(gè)倍頻和/或分頻(除)器，輸出特定(和父不同)的頻率信號(hào)。它也還可能有個(gè)旁路信號(hào)源，就是在它沒(méi)有設(shè)置完成(通常是剛啟動(dòng))時(shí)，它直接輸出這個(gè)信號(hào)。當(dāng)然，這個(gè)旁路源，通常也就是它的基礎(chǔ)信號(hào)源。不過(guò)有個(gè)別時(shí)鐘，它有另外一個(gè)不同的旁路信號(hào)源！

SOC的每個(gè)外設(shè)用兩個(gè)時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，是比較好的省電方案。一個(gè)負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)接口，另外一個(gè)負(fù)責(zé)內(nèi)部工作。例如計(jì)數(shù)器，停止它的接口時(shí)鐘，它一樣在計(jì)數(shù)，只是此時(shí)外部模塊(如CPU)無(wú)法讀到計(jì)數(shù)器內(nèi)容而已。只有停止了負(fù)責(zé)它內(nèi)部工作的時(shí)鐘，它才停止計(jì)數(shù)。當(dāng)然，也可以只有一個(gè)時(shí)鐘，既負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)接口，也負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)內(nèi)部工作。

Linux內(nèi)核里面有時(shí)鐘，和時(shí)鐘域的概念。我始終不能完全理解一個(gè)時(shí)鐘域。按照TI手冊(cè)定義，是共用一個(gè)時(shí)鐘開(kāi)關(guān)。那么每個(gè)帶有開(kāi)關(guān)功能(Gate)的時(shí)鐘和它的后代，就構(gòu)成一個(gè)時(shí)鐘域。但是這個(gè)理解有很大問(wèn)題，因?yàn)槭謨?cè)說(shuō)，時(shí)鐘域不能跨電源域。但是按照有開(kāi)關(guān)的父時(shí)鐘這個(gè)定義上去，最后發(fā)現(xiàn)大家都屬于一個(gè)時(shí)鐘域了，因?yàn)榇蠹叶际潜荒硟蓚€(gè)外部時(shí)鐘的其中之一所驅(qū)動(dòng)。所以，我看不如干脆理解成一個(gè)電源域內(nèi)的所有時(shí)鐘就好了。

五一假期，沒(méi)有打算去哪里。看看能否將LINUX官方內(nèi)核在Beagleboard-xm上啟動(dòng)時(shí)，USB報(bào)出的時(shí)鐘告警問(wèn)題解決。

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總結(jié)

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