电源管理入门-3. provider-reset驱动

OS与AUTOSAR研究 2023-10-16 1189

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描述

之前的文章电源管理入门-1关机重启详解介绍了整机SoC的重启也可以说是reset，那么子系统的reset，例如某个驱动（网卡、USB等）或者某个子系统（NPU、ISP等运行在独立的M核或者R核上的AI系统），这些零碎模块的reset就需要用另外一种机制，Linux提供了reset framework框架，我们可以使用这个框架对子系统reset，然后操作硬件CRU寄存器进行硬件的reset操作。

考虑到安全的因素对CRU寄存器的操作可以放在：

ATF里面的BL31（通过SMC指令）

或者放到SCP里面（通过Linux-SCMI-》SCP）里面进行。

本小节先介绍下Linux里面的通用reset框架，下篇介绍arm-scmi到SCP进行CRU硬件操作的实现。

1. 简介

复杂SoC内部有很多具有独立功能的硬件模块，例如CPU cores、GPU cores、USB控制器、MMC控制器、等等，出于功耗、稳定性等方面的考虑，有些SoC在内部为这些硬件模块设计了复位信号（reset signals），软件可通过寄存器（一般1个bit控制1个硬件）控制这些硬件模块的复位状态。

reset

例如有3个软件I2C/EMMC/IPC都有复位某个硬件模块的需求，那么要写三个复位操作代码。

这些代码可以进行抽象出来一个独立的软件框架-reset framework，

这样软件使用者（consumer:I2C/EMMC/IPC）直接使用硬件模块的名字，就可以对硬件进行复位。

一个模块硬件的复位实现为单独的reset driver（provider），只用实现一次就可以了。

再次说明了，解决复杂问题的普遍方法就是抽象，而Linux内核可以说是玩得一手好抽象，也是操作系统的必备技能。

2. consumer-驱动软件

对于硬件驱动来的需求来说，就是复位某个硬件，在驱动代码里面可以通过硬件的名字进行复位，这个名字对应设置放在了dts文件中，例如：

i2c0: i2c@0xA1006000 {
        compatible = "arch64,a10-i2c";
        reg = <0 0xA1006000 0 0x100>;
        interrupt-parent = <&gic>;
        interrupts = <0 32 4>;
        clock-frequency = <24000000>;
        resets = <&rst 0x50 11>;
        reset-names = "i2c0";
        status = "disabled";
};

&rst：使用rst驱动，0x50：寄存器偏移，11：使用那个bit 进行复位的时候，在驱动软件里面加上

    i2c_dev->i2c_rst =
            devm_reset_control_get(i2c_dev->dev, "i2c0");

static int i2c_reset_assert(struct reset_control *rstc)
{
        int rc = 0;
        rc = reset_control_assert(rstc);
        if (rc < 0) {
                pr_err("%s: failed
", __func__);
                return rc;
        }

        return rc;
}
static int i2c_reset_assert(struct reset_control *rstc)
{
        int rc = 0;
        rc = reset_control_assert(rstc);
        if (rc < 0) {
                pr_err("%s: failed
", __func__);
                return rc;
        }

        return rc;
}

static int i2c_hw_reset(struct i2c_dev *i2c_dev)
{
                i2c_reset_assert(i2c_dev->i2c_rst );
                udelay(1);
                i2c_reset_release(i2c_dev->i2c_rst );

}

i2c_dev->i2c_rst是一个reset_control的结构体

struct reset_control {
    struct reset_controller_dev *rcdev;
    struct list_head list;
    unsigned int id;
    struct kref refcnt;
    bool acquired;
    bool shared;
    bool array;
    atomic_t deassert_count;
    atomic_t triggered_count;
};

上面i2c驱动作为consumer调用了reset framework提供的API函数（include/linux/reset.h），如下：

/* 通过reset_control_get或者devm_reset_control_get获得reset句柄 */ 
struct reset_control *reset_control_get(struct device *dev, const char *id);    
void reset_control_put(struct reset_control *rstc);                             
struct reset_control *devm_reset_control_get(struct device *dev, const char *id);

/* 通过reset_control_reset进行复位，或者通过reset_control_assert使设备处于复位生效状态，通过reset_control_deassert使复位失效 */ 
reset_control_deassert(struct reset_control *rstc)//解复位
reset_control_assert(struct reset_control *rstc)//复位
reset_control_reset(struct reset_control *rstc)//先复位，延迟一会，然后解复位

3. provider-reset驱动

3.1 整体介绍

reset驱动是一个独立驱动，为其他驱动提供硬件复位的服务。首先在dts里面设置.compatible这样驱动就可以加载了，如下定义了rst驱动：

        rst: reset-controller {
                compatible = "arch64,a10-reset";
                #reset-cells = <2>;
                reg = <0x0 0x91000000 0x0 0x1000>;
        };

上述是一个reset控制器的节点，0x91000000是寄存器基址，0x1000是映射大小。#reset-cells代表引用该reset时需要的cells个数。

然后就是reset驱动的实现，reset驱动编写的基本步骤：

实现struct reset_control_ops结构体中的.reset、.assert、.deassert、.status函数

分配struct reset_controller_dev结构体，填充ops、owner、nr_resets等成员内容

调用reset_controller_register函数注册reset设备

首先定义platform_driver:

static const struct of_device_id a10_reset_dt_ids[] = {
        { .compatible = "hobot,a10-reset", },
        { },
};
static struct platform_driver a10_reset_driver = {
        .probe  = a10_reset_probe,
        .driver = {
                .name       = KBUILD_MODNAME,
                .of_match_table = a10_reset_dt_ids,
        },
};

static int __init a10_reset_init(void)
{
    return platform_driver_register(&a10_reset_driver);
}

系统初始化，dts中配置了此reset驱动，就会调用a10_reset_probe

static int a10_reset_probe(struct platform_device *pdev)
{
        struct a10_reset_data *data;
        struct resource *res;
        struct device *dev = &pdev->dev;
        struct device_node *np = dev->of_node;
        u32 modrst_offset;

        /*
         * The binding was mainlined without the required property.
         * Do not continue, when we encounter an old DT.
         */
        if (!of_find_property(pdev->dev.of_node, "#reset-cells", NULL)) {
                dev_err(&pdev->dev, "%s missing #reset-cells property
",
                        pdev->dev.of_node->full_name);
                return -EINVAL;
        }

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

        res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
        data->membase = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res);
        if (IS_ERR(data->membase))
                return PTR_ERR(data->membase);

        spin_lock_init(&data->lock);

        data->rcdev.owner = THIS_MODULE;
        data->rcdev.nr_resets = a10_MAX_NR_RESETS;
        data->rcdev.ops = &a10_reset_ops;
        data->rcdev.of_node = pdev->dev.of_node;
        data->rcdev.of_xlate = a10_reset_of_xlate;
        data->rcdev.of_reset_n_cells = 2;

        return devm_reset_controller_register(dev, &data->rcdev);
}

data->rcdev的定义如下：

struct reset_controller_dev{
    const struct reset_control_ops *ops;//复位控制操作函数
    struct list_head list;//全局链表，复位控制器注册后挂载到全局链表
    struct list_head reset_control_head;//各个模块复位的链表头
    struct device *dev；int of_reset_n_cells;//dts中引用时，需要几个参数
        
    //通过dts引用的参数，解析复位控制器中相应的参数
    int (*of_xlate)(struct reset_controller_dev *rcdev, const struct of_phandle_args *reset_spec)；unsigned int nr_resets;//复位设备个数
}

ops提供reset操作的实现，基本上是reset provider的所有工作量。
of_xlate和of_reset_n_cells用于解析consumer device dts node中的“resets = ; ”节点，如果reset controller比较简单（仅仅是线性的索引），可以不实现，使用reset framework提供的简单版本----of_reset_simple_xlate即可。
nr_resets，该reset controller所控制的reset信号的个数。

a10_reset_ops定义了reset framework的回调函数，对具体寄存器位进行操作

//reset可控制设备完成一次完整的复位过程。
//assert和deassert分别控制设备reset状态的生效和失效。
static const struct reset_control_ops a10_reset_ops = {
        .assert     = a10_reset_assert,
        .deassert   = a10_reset_deassert,
        .status     = a10_reset_status,
};

static int a10_reset_assert(struct reset_controller_dev *rcdev,
        unsigned long id)
{
        void __iomem    *regaddr;
        uint32_t reg_val, offset;
        unsigned long flags;
        u8 bit;
        struct a10_reset_data *data = to_a10_reset_data(rcdev);

        if (rcdev == NULL || id < 0)
                return -EINVAL;

        spin_lock_irqsave(&data->lock, flags);
        offset = (id & RESET_REG_OFFSET_MASK) >> RESET_REG_OFFSET_SHIFT;
        regaddr = data->membase + offset;

        reg_val = readl(regaddr);
        bit = (id & RESET_REG_BIT_MASK);
        reg_val |= BIT(bit);
        writel(reg_val, regaddr);

        spin_unlock_irqrestore(&data->lock, flags);

        return 0;
}

static int a10_reset_deassert(struct reset_controller_dev *rcdev,
        unsigned long id)
{
        void __iomem    *regaddr;
        uint32_t reg_val, offset;
        unsigned long flags;
        u8 bit;
        struct a10_reset_data *data = to_a10_reset_data(rcdev);

        if (rcdev == NULL || id < 0)
                return -EINVAL;

        spin_lock_irqsave(&data->lock, flags);
        offset = (id & RESET_REG_OFFSET_MASK) >> RESET_REG_OFFSET_SHIFT;
        regaddr = data->membase + offset;

        reg_val = readl(regaddr);
        bit = (id & RESET_REG_BIT_MASK);
        reg_val &= ~(BIT(bit));
        writel(reg_val, regaddr);

        spin_unlock_irqrestore(&data->lock, flags);
        return 0;
}
static int a10_reset_status(struct reset_controller_dev *rcdev,
        unsigned long id)
{
        return 0;
}

3.2 reset复位API说明

devm_reset_control_get

struct reset_control *devm_reset_control_get(struct device *dev, const char *id)
•作用：获取相应的reset句柄
•参数：
￮ dev：指向申请reset资源的设备句柄
￮ id：指向要申请的reset资源名（字符串），可以为NULL
•返回：
￮ 成功：返回reset句柄
￮ 失败：返回NULL

reset_control_deassert

int reset_control_deassert(struct reset_control *rstc)
•作用：对传入的reset资源进行解复位操作
•参数：
￮ rstc：指向申请reset资源的设备句柄
•返回：
￮ 成功：返回0
￮ 失败：返回错误码

reset_control_assert

int reset_control_assert(struct reset_control *rstc)
•作用：对传入的reset资源进行复位操作。
参数和返回值与reset_control_deassert相同

reset_control_reset

int reset_control_reset(struct reset_control *rstc)
•作用：对传入的reset资源先进行复位操作，然后等待5us，再进行解复位操作。
•相当于执行了一遍reset_control_assert后，然后delay一会，再调用reset_control_deassert

后记：

使用markdown写中文发现段落行首空格实在不好搞，然后调研了很多牛人写的中文博客发现行首不用空格的很多，咱们这里为了方便书写，也不要行首空格了。毕竟工具是服务人的，规则都是在变化的。

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