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CPUFREQ

介绍 K3 SoC CPUFREQ 的功能和使用方法。

模块介绍​

CPUFREQ 子系统负责在 CPU 运行时通过动态调整 CPU 运行频率与电压，在确保性能需求的前提下，将功耗降至最低。

功能介绍​

  1. cpufreq core： cpufreq framework 的核心模块，它主要实现三类功能：
    • 抽象调频调压的公共逻辑接口
    • 以 sysfs 的形式向用户空间提供统一的接口，以 notifier 的形式向其他 driver 提供频率变化的通知
    • 提供CPU频率和电压控制的驱动框架
  2. cpufreq governor： 负责调频调压的各种策略
  3. cpufreq driver： 负责平台相关调频调压机制的实现
  4. cpufreq stats： 负责调频信息和各频点运行事件统计，提供每个CPU的cpufreq有关的统计信息

源码结构介绍​

CPU 调频平台驱动目录如下：

drivers/cpufreq/
├── cpufreq.c
├── cpufreq_conservative.c
├── cpufreq-dt.c
├── cpufreq-dt.h
├── cpufreq-dt-platdev.c
├── cpufreq_governor_attr_set.c
├── cpufreq_governor.c
├── cpufreq_governor.h
├── cpufreq_ondemand.c
├── cpufreq_ondemand.h
├── cpufreq_performance.c
├── cpufreq_powersave.c
├── cpufreq_stats.c
├── cpufreq_userspace.c
├── freq_table.c
├── spacemit-k3-cpufreq.c --> K3 平台驱动

关键特性​

特性​

特性特性说明
支持动态调频调压实时根据负载切换频率与电压
双 Cluster 独立调频X100 和 A100 Cluster 各自独立调频，互不影响
X100 最高频点 2.4 GHzX100 Cluster 最高 OPP 为 2.4 GHz

K3 CPU 拓扑结构​

K3 SoC 采用 16 核异构设计，包含两个 CPU Cluster：

Cluster核心核心型号频率范围电压调节
X100 Clustercpu_0 ~ cpu_7Spacemit X100614.4 MHz ~ 2.4 GHz支持
A100 Clustercpu_8 ~ cpu_15Spacemit A100614.4 MHz ~ 2.0 GHz不支持

两个 Cluster 各自拥有独立的 OPP（Operating Performance Points）表和时钟源，可独立调频。

性能参数​

X100 Cluster（cpu_0 ~ cpu_7）OPP 表​

频率电压
2400000000 Hz1.00 V
2300000000 Hz0.88 V
2200000000 Hz0.88 V
2150000000 Hz0.88 V
2100000000 Hz0.88 V
2000000000 Hz0.88 V
1900000000 Hz0.88 V
1850000000 Hz0.88 V
1800000000 Hz0.88 V
1700000000 Hz0.88 V
1600000000 Hz0.88 V
1500000000 Hz0.85 V
1400000000 Hz0.85 V
1300000000 Hz0.85 V
1200000000 Hz0.85 V
1100000000 Hz0.85 V
1000000000 Hz0.80 V
819200000 Hz0.80 V
614400000 Hz0.80 V

A100 Cluster（cpu_8 ~ cpu_15）OPP 表​

频率
2000000000 Hz
1900000000 Hz
1850000000 Hz
1800000000 Hz
1700000000 Hz
1600000000 Hz
1500000000 Hz
1400000000 Hz
1300000000 Hz
1200000000 Hz
1100000000 Hz
1000000000 Hz
819200000 Hz
614400000 Hz

测试方法​

  1. 将策略修改成 userspace 模式

    echo userspace > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0/scaling_governor

  2. 查看所支持的频率列表

    cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0/scaling_available_frequencies

  3. 设置 CPU 频率

    echo 1600000 > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0/scaling_setspeed

  4. 查看频率是否设置成功

    cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0/scaling_cur_freq

  5. 对 A100 Cluster 进行同样操作

    echo userspace > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy8/scaling_governor
    cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy8/scaling_available_frequencies
    echo 1200000 > /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy8/scaling_setspeed
    cat /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy8/scaling_cur_freq

配置介绍​

主要包括 驱动使能配置 和 DTS 配置

CONFIG 配置​

CPUFREQ 配置如下：

CONFIG_SPACEMIT_K3_CPUFREQ:

  This adds the CPUFreq driver support for Spacemit K3 SoC
  which are capable of changing the CPU's frequency dynamically.

  Symbol: SPACEMIT_K3_CPUFREQ [=y]
  Type  : tristate
  Defined at drivers/cpufreq/Kconfig:256
  Prompt: CPU frequency scaling driver for Spacemit K1X
  Depends on: CPU_FREQ [=y] && OF [=y] && COMMON_CLK [=y]
  Location:
   -> CPU Power Management
    -> CPU Frequency scaling
     -> CPU Frequency scaling (CPU_FREQ [=y])
      -> CPU frequency scaling driver for Spacemit K1X (SPACEMIT_K3_CPUFREQ [=y])
  Selects: CPUFREQ_DT [=y] && CPUFREQ_DT_PLATDEV [=y]

DTS 配置​

完整 OPP 表位于 arch/riscv/boot/dts/spacemit/k3_opp_table.dtsi

该文件定义了两个 OPP 表：

  • clst_core_opp_table0_x100：X100 Cluster 的 OPP 表，包含 19 个频率档位（614.4 MHz ~ 2.4 GHz），配置了 opp-microvolt 电压参数
  • clst_core_opp_table0_a100：A100 Cluster 的 OPP 表，包含 14 个频率档位（614.4 MHz ~ 2.0 GHz），无电压参数

各 CPU 节点的时钟和 OPP 表绑定在 k3_opp_table.dtsi 中完成：

/* X100 Cluster: cpu_0 ~ cpu_7 */
&cpu_0 {
    clst-supply = <&edcdc1>;
    clocks = <&syscon_apmu CLK_APMU_CPU_C0_CORE>, <&syscon_apmu CLK_APMU_CPU_C1_CORE>;
    clock-names = "cls0", "cls1";
    operating-points-v2 = <&clst_core_opp_table0_x100>;
};

/* A100 Cluster: cpu_8 ~ cpu_15 */
&cpu_8 {
    clocks = <&syscon_apmu CLK_APMU_CPU_C2_CORE>, <&syscon_apmu CLK_APMU_CPU_C3_CORE>;
    clock-names = "cls0", "cls1";
    operating-points-v2 = <&clst_core_opp_table0_a100>;
};

OPP 表中还配置了 PLL 时钟源，用于驱动在调频时切换 PLL：

opp_table0_x100 {
    compatible = "operating-points-v2";
    opp-shared;
    clocks = <&pll CLK_PLL3>, <&pll CLK_PLL4>, <&pll CLK_PLL3_D1>, <&syscon_apmu CLK_APMU_CPU_C1_PLL_SRC>;
    clock-names = "pll_clst0", "pll_clst1", "pll_src", "clt_pll_src";
    ...
};

Debug 介绍​

sysfs​

X100 Cluster 节点位于：/sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0/
A100 Cluster 节点位于：/sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy8/

节点作用说明
affected_cpus, related_cpus查看该 policy 关联的 CPU 核心
scaling_governor当前生效的调频策略
scaling_available_frequencies查看系统支持的频率点
scaling_max_freq软件允许的最大频率限制
cpuinfo_cur_freqCPU 硬件实时频率
scaling_available_governors查看系统支持的策略
scaling_min_freq软件允许的最小频率限制
cpuinfo_max_freq硬件支持的最大频率
scaling_setspeeduserspace 模式下设置 CPU 频率的接口
cpuinfo_min_freq硬件支持的最小频率
scaling_cur_freq查看当前 CPU 运行频率
scaling_driver当前 CPU 调频驱动的名称

测试介绍​

测试调频调压，可以按照上述 "测试方法" 循环测试设置不同频率的正确性。

FAQ​