CPUFreq驱动的简单总结

CPUFreq

CPU频率调整（CPUFreq）是Linux内核中用于动态调整CPU工作频率的一个子系统。它允许操作系统根据当前的工作负载动态地改变处理器的运行频率，以达到节能或性能优化的目的。下面将详细介绍 cpufreq 驱动的基本概念、架构以及一个简单的示例驱动。

1.CPUFreq 子系统概述

CPUFreq 子旨在提供一种通用的框架，使得不同的硬件平台可以实现各自的频率调整策略。该子系统主要由以下几个部分组成：

CPUFreq 核心：提供了统一的接口和机制来管理CPU频率。

CPUFreq 策略：定义了如何选择和切换CPU的工作频率。

CPUFreq 驱动：特定于硬件的代码，负责与硬件交互以设置和获取当前频率。在具体的 频率和电压设置环节，用的都是Linux的标准API regulator_set_voltage（）和clk_set_rate（）之类的函数

2.CPUFreq 驱动开发

编写一个CPUFreq驱动通常需要完成以下几个步骤：

注册CPUFreq驱动：通过调用 cpufreq_register_driver() 注册驱动。
提供频率表：定义支持的频率列表。
实现必要的回调函数：如 target 或 target_index，用于设置新的频率；get 函数用于获取当前频率；以及其他可选回调函数。

3.示例驱动

以下是一个简化的CPUFreq驱动示例，演示了如何为一个假想的CPU实现基本的频率调节功能。

 头文件及宏定义
首先，包含必要的头文件并定义一些宏

#include <linux/cpufreq.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>

#define DRIVER_NAME "example_cpufreq"
#define ARRAY_SIZE(arr) (sizeof(arr) / sizeof((arr)[0]))

定义频率表
接下来，定义支持的频率表。这里假设我们有两个可用频率：1GHz 和 500MHz。

static struct cpufreq_frequency_table freq_table[] = {
    {0, 0, 1000000}, // 1 GHz
    {1, 0, 500000},  // 500 MHz
    {0, 0, CPUFREQ_TABLE_END},
};

实现回调函数
然后，实现必要的回调函数。在这个例子中，我们将实现 target_index 回调函数来设置新的频率，并实现 get 函数来获取当前频率。

static int example_target_index(struct cpufreq_policy *policy,
                                unsigned int index)
{
    // 假设index对应freq_table中的索引
    struct cpufreq_frequency_table *table = &freq_table[index];
    
    // 设置新的频率（这里只是一个模拟）
    pr_info("Setting frequency to %d kHz\n", table->frequency);
    
    return 0; // 返回0表示成功
}

static unsigned int example_get(unsigned int cpu)
{
    // 获取当前频率（这里只是一个模拟）
    return 1000000; // 假设当前频率为1GHz
}

初始化和退出函数
最后，我们需要初始化和退出函数来注册和注销我们的驱动。

static struct cpufreq_driver example_cpufreq_driver = {
    .name           = DRIVER_NAME,
    .flags          = CPUFREQ_STICKY,
    .init           = NULL, // 可选
    .verify         = cpufreq_generic_frequency_table_verify,
    .target_index   = example_target_index,
    .get            = example_get,
    .attr           = cpufreq_generic_attr,
};

static int __init example_cpufreq_init(void)
{
    return cpufreq_register_driver(&example_cpufreq_driver);
}

static void __exit example_cpufreq_exit(void)
{
    cpufreq_unregister_driver(&example_cpufreq_driver);
}

module_init(example_cpufreq_init);
module_exit(example_cpufreq_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name <your.email@example.com>");
MODULE_DESCRIPTION("Example CPUFreq driver for demonstration purposes.");

关键点解析
cpufreq_frequency_table: 这个结构体数组描述了所有可能的频率选项。每个条目包括一个索引、驱动程序特定的数据（通常为0），以及频率值（单位为kHz）。最后一个条目应设置为 CPUFREQ_TABLE_END。
target_index: 当用户空间请求更改CPU频率时，会调用此函数。它接收一个索引作为参数，这个索引对应于 cpufreq_frequency_table 中的某个条目。
get: 此函数返回当前CPU的频率。
cpufreq_register_driver 和 cpufreq_unregister_driver: 分别用于注册和注销你的CPUFreq驱动。

4.总结

以上就是一个简单的CPUFreq驱动示例，展示了如何使用Linux内核提供的API来实现对CPU频率的控制。实际的驱动可能会更加复杂，特别是涉及到具体的硬件细节时，比如如何通过寄存器直接控制CPU频率等。此外，还需要考虑电源管理、热插拔等问题。不过，上述示例提供了一个良好的起点，帮助理解CPUFreq驱动的基本架构和开发流程。