SOC的時鐘和電源管理

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

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it

dm3730

時鐘

linux

電源

現在的SOC，因為多用做手持設備，所以在節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間更長。當然，這自然就減少了能源消耗。

節電的首要措施，當然就是芯片本省的能耗，那么低壓運行自然節省能耗，且不降低運算能力！然而，越是低壓，對電路要求就越高，因為此時0和1的差距就越小。

降低運行時的時鐘頻率，也可以節省能耗。不幸的是，降低頻率將直接影響性能。因此，一般的設計都是在CPU比較空閑時，降低頻率。這就開始需要有軟件的配合了。

能夠通過軟件關閉某個當前不被使用的部件的電源，是另外一個方法。現代SOC的硬件設計，都是將芯片劃分為幾個，甚至幾十個電源域(Domain)。每個域有自己的開關，軟件可以控制。一般的設計，都存在一個永不斷電的域(只要主電源在供電)，通常叫Wakeup域。處在這個域內的部件，任何時候都在工作，以期探測到某個事件的發生，喚醒其它模塊。就是打開其它模塊的開關，重新開啟它們。

降低能耗所采用的辦法里面，關閉時鐘或是改變時鐘頻率，是最復雜的手段。關閉時鐘，但是并不關閉電源！能耗也會比較明顯地降低，當然不如直接關閉電源更節省，但是它有優點，恢復起來極快！因此，在時鐘極其管理這里，SOC都非常復雜。至少對于我這個只懂服務器的人來講如此。過去的服務器那里有能用軟件控制開關時鐘的說法？我是一無所知！

一塊單板(SOC)里面的所有時鐘，基本上構成一顆樹。就是說有一個或兩個外部驅動時鐘，通過一些倍分運算，最后生成很多時鐘信號。因為每個控制器，外設，都需要一個或多個時鐘驅動。例如Beagleboard-xm單板，采用兩個外部時鐘驅動：一個32KHz的低頻驅動，一個26MHz的高頻驅動。而它所用的DM3730上的HS

USB控制器，需要六個時鐘驅動。

每個時鐘，有一個信號源，做為它產生時鐘信號的基礎。也就是說，它有一個父時鐘。它還可能有個開關，以控制是否輸出時鐘信號。它還可能有一個倍頻和/或分頻(除)器，輸出特定(和父不同)的頻率信號。它也還可能有個旁路信號源，就是在它沒有設置完成(通常是剛啟動)時，它直接輸出這個信號。當然，這個旁路源，通常也就是它的基礎信號源。不過有個別時鐘，它有另外一個不同的旁路信號源！

SOC的每個外設用兩個時鐘驅動，是比較好的省電方案。一個負責驅動接口，另外一個負責內部工作。例如計數器，停止它的接口時鐘，它一樣在計數，只是此時外部模塊(如CPU)無法讀到計數器內容而已。只有停止了負責它內部工作的時鐘，它才停止計數。當然，也可以只有一個時鐘，既負責驅動接口，也負責驅動內部工作。

Linux內核里面有時鐘，和時鐘域的概念。我始終不能完全理解一個時鐘域。按照TI手冊定義，是共用一個時鐘開關。那么每個帶有開關功能(Gate)的時鐘和它的后代，就構成一個時鐘域。但是這個理解有很大問題，因為手冊說，時鐘域不能跨電源域。但是按照有開關的父時鐘這個定義上去，最后發現大家都屬于一個時鐘域了，因為大家都是被某兩個外部時鐘的其中之一所驅動。所以，我看不如干脆理解成一個電源域內的所有時鐘就好了。

五一假期，沒有打算去哪里。看看能否將LINUX官方內核在Beagleboard-xm上啟動時，USB報出的時鐘告警問題解決。

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總結

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