内核启动时clock system的初始化过程

http://blog.csdn.net/woshixingaaa/archive/2011/05/17/6426203.aspx

内核启动时，会调用s3c24xx_register_clock函数注册很多时钟，所谓注册，就是在一个链表中保存各种"struct clk*"结构指针，这些"struct clk"结构有:clk_f(表示FCLK)，clk_h(表示HCLK)，clk_p(表示PCLK)等。然后可以通过clk_get_rate函数获得获得某类时钟频率。下面到内核中分析一下源码，这里跟踪内核启动时clock system的初始化过程：

asmlinkage void __init start_kernel(void)
{
    ............
    setup_arch(&command_line);
    ............
}

start_kernel调用了setup_arch(&command_line)：

void __init setup_arch(char **cmdline_p)
{
    ..........
    paging_init(mdesc);
    ..........
}

setup_arch调用了paging_init(mdesc)：

void __init paging_init(struct machine_desc *mdesc){
    .............
    devicemaps_init(mdesc);
    .............
}

paging_init调用了devicemaps_init(mdesc)：

static void __init devicemaps_init(struct machine_desc *mdesc)
{
    ....................
    /*这里调用具体体系结构的map_io函数*/
    if (mdesc->map_io)
        mdesc->map_io();
    ...................
}

在我们板子的文件中查到这个map_io函数：

static void __init smdk2440_map_io(void)
{
    s3c24xx_init_io(smdk2440_iodesc, ARRAY_SIZE(smdk2440_iodesc));
    s3c24xx_init_clocks(12000000);
    s3c24xx_init_uarts(smdk2440_uartcfgs, ARRAY_SIZE(smdk2440_uartcfgs));
}

这个函数有一句s3c24xx_init_clocks(12000000);跟踪进去：

/* s3c24xx_init_clocks
 *
 * Initialise the clock subsystem and associated information from the
 * given master crystal value.
 *
 * xtal  = 0 -> use default PLL crystal value (normally 12MHz)
 *      != 0 -> PLL crystal value in Hz
*/

void __init s3c24xx_init_clocks(int xtal)
{
    if (xtal == 0)
        xtal = 12*1000*1000;

    if (cpu == NULL)
        panic("s3c24xx_init_clocks: no cpu setup?/n");

    if (cpu->init_clocks == NULL)
        panic("s3c24xx_init_clocks: cpu has no clock init/n");
    else
        (cpu->init_clocks)(xtal);
}

这个函数是设置晶振的频率为12M，也就是我板子上的晶振12M。注意这里最后一句：(cpu->init_clocks)(xtal);我们要查看cpu_table了。

static struct cpu_table cpu_ids[] __initdata = {
    ......................
    {
        .idcode     = 0x32440001,
        .idmask     = 0xffffffff,
        .map_io     = s3c244x_map_io,
        .init_clocks    = s3c244x_init_clocks,
        .init_uarts = s3c244x_init_uarts,
        .init       = s3c2440_init,
        .name       = name_s3c2440a
    },
    .....................
};

在cpu_table中可以找到这个init_clocks函数，也就是我们苦苦寻觅的clock system初始化函数了，真是众里寻他千百度，那人却在灯火阑珊处。

void __init s3c244x_init_clocks(int xtal)
{
    /* initialise the clocks here, to allow other things like the
     * console to use them, and to add new ones after the initialisation
     */

    s3c24xx_register_baseclocks(xtal);
    s3c244x_setup_clocks();
    s3c2410_baseclk_add();
}

这个s3c244x_init_clocks完成了clock system全部的初始化工作。现在一个一个来分析里边的3个函数。s3c24xx_register_baseclocks()函数在arch/arm/plat-s3c/clock.c中实现如下：这里对基本的时钟clk_xtal,clk_mpll,clk_upll,clk_f,clk_h,clk_p进行了注册。

int __init s3c24xx_register_baseclocks(unsigned long xtal)
{
    printk(KERN_INFO "S3C24XX Clocks, (c) 2004 Simtec Electronics/n");
    clk_xtal.rate = xtal;
    /* register our clocks */

    if (s3c24xx_register_clock(&clk_xtal) < 0)
        printk(KERN_ERR "failed to register master xtal/n");

    if (s3c24xx_register_clock(&clk_mpll) < 0)
        printk(KERN_ERR "failed to register mpll clock/n");

    if (s3c24xx_register_clock(&clk_upll) < 0)
        printk(KERN_ERR "failed to register upll clock/n");

    if (s3c24xx_register_clock(&clk_f) < 0)
        printk(KERN_ERR "failed to register cpu fclk/n");

    if (s3c24xx_register_clock(&clk_h) < 0)
        printk(KERN_ERR "failed to register cpu hclk/n");

    if (s3c24xx_register_clock(&clk_p) < 0)
        printk(KERN_ERR "failed to register cpu pclk/n");

    return 0;
}

下边看一下这个注册函数，主要任务就是把struct clk结构添加到clocks链表中。
static LIST_HEAD(clocks); 
这个是链表的头的注册函数。注册的struct clk结构体都要添加到这个clocks链表中。

int s3c24xx_register_clock(struct clk *clk)
{
    .........
    list_add(&clk->list, &clocks);
    .........
}

现在来看第二个函数：它的任务就是设置fclk，hclk，pclk，相信如果认真写过arm裸机程序的人一定很容易看懂下边的代码了，可以对照s3c2440的手册来看的。

void __init_or_cpufreq s3c244x_setup_clocks(void)
{
    .................
    s3c24xx_setup_clocks(fclk, hclk, pclk);
}

这里调用了一个s3c24xx_setup_clocks函数，下面看它的实现：

/* initalise all the clocks */
void __init_or_cpufreq s3c24xx_setup_clocks(unsigned long fclk,
                       unsigned long hclk,
                       unsigned long pclk)
{
    clk_upll.rate = s3c24xx_get_pll(__raw_readl(S3C2410_UPLLCON),
                    clk_xtal.rate);

    clk_mpll.rate = fclk;
    clk_h.rate = hclk;
    clk_p.rate = pclk;
    clk_f.rate = fclk;
}

就是把得到的fclk,hclk,pclk赋值相应结构体。
下面来看第三个函数，这个主要就是对外设的struct clk进行注册。这个函数一共分两部分，有两个数组，一个是init_clocks，也就是在boot时需要提供时钟的，一个是init_clocks_disable，这里的每个成员都是在boot的时候需要disable时钟的。这两个数组分别进行注册，但是注册init_clocks_disable数组中成员的for循环中调用了s3c2410_clkcon_enable(clkp, 0);也就是将相应的clk disable掉。

int __init s3c2410_baseclk_add(void)
{
    unsigned long clkslow = __raw_readl(S3C2410_CLKSLOW);
    unsigned long clkcon  = __raw_readl(S3C2410_CLKCON);
    struct clk *clkp;
    struct clk *xtal;
    int ret;
    int ptr;

    clk_upll.enable = s3c2410_upll_enable;

    if (s3c24xx_register_clock(&clk_usb_bus) < 0)
        printk(KERN_ERR "failed to register usb bus clock/n");

    /* register clocks from clock array */

    clkp = init_clocks;
    for (ptr = 0; ptr < ARRAY_SIZE(init_clocks); ptr++, clkp++) {
        /* ensure that we note the clock state */

        clkp->usage = clkcon & clkp->ctrlbit ? 1 : 0;

        ret = s3c24xx_register_clock(clkp);
        if (ret < 0) {
            printk(KERN_ERR "Failed to register clock %s (%d)/n",
                   clkp->name, ret);
        }
    }

    /* We must be careful disabling the clocks we are not intending to
     * be using at boot time, as subsystems such as the LCD which do
     * their own DMA requests to the bus can cause the system to lockup
     * if they where in the middle of requesting bus access.
     *
     * Disabling the LCD clock if the LCD is active is very dangerous,
     * and therefore the bootloader should be careful to not enable
     * the LCD clock if it is not needed.
    */

    /* install (and disable) the clocks we do not need immediately */

    clkp = init_clocks_disable;
    for (ptr = 0; ptr < ARRAY_SIZE(init_clocks_disable); ptr++, clkp++) {

        ret = s3c24xx_register_clock(clkp);
        if (ret < 0) {
            printk(KERN_ERR "Failed to register clock %s (%d)/n",
                   clkp->name, ret);
        }

        s3c2410_clkcon_enable(clkp, 0);
    }

    /* show the clock-slow value */

    xtal = clk_get(NULL, "xtal");

    printk("CLOCK: Slow mode (%ld.%ld MHz), %s, MPLL %s, UPLL %s/n",
           print_mhz(clk_get_rate(xtal) /
             ( 2 * S3C2410_CLKSLOW_GET_SLOWVAL(clkslow))),
           (clkslow & S3C2410_CLKSLOW_SLOW) ? "slow" : "fast",
           (clkslow & S3C2410_CLKSLOW_MPLL_OFF) ? "off" : "on",
           (clkslow & S3C2410_CLKSLOW_UCLK_OFF) ? "off" : "on");

    s3c_pwmclk_init();
    return 0;
}

在arch/arm/plat-s3c/clock.c中实现了clock system对外提供的接口：

/*则加模块的引用计数*/
struct clk *clk_get(struct device *dev, const char *id)；
/*减少模块的引用计数*/
void clk_put(struct clk *clk)；
/*使能某个模块的时钟，比如ADC模块等*/
int clk_enable(struct clk *clk)；
/*禁止模块的时钟*/
void clk_disable(struct clk *clk)；
/*获得某类时钟频率*/
unsigned long clk_get_rate(struct clk *clk)；
/*设置某类部件的时钟(比如设置CAM接口时钟)*/
int clk_set_rate(struct clk *clk, unsigned long rate)；
/*获得父clk*/
struct clk *clk_get_parent(struct clk *clk)；
/*设置父clk*/
int clk_set_parent(struct clk *clk, struct clk *parent)；