Linux Kernel Porting CPU 方法概要

Linux Kernel Porting CPU是什麼？

      Linux kernel發展至今，除了X86，代碼包中默認支持很多流行的CPU，arch\arm\下可以看到已支持的ARM 架構的CPU。 但是， Linux  kernel代碼包不能做到支持每個CPU， 但是系統提供了一套完整的interface，讓廠商可以更容易的在linux kernel上移植自家的CPU,  讓系統跑起來。

Porting CPU 涉及的重要的點

1. IO 地址映射

    IO地址（如GPIO地址）需要被映射爲虛擬地址，內核通過訪問虛擬地址去訪問IO。虛擬地址段建議處於第4G的頂部。

    比如某32位處理器某GPIO物理地址是0x25000000, 內核中不能用物理地址去訪問，value = *(volatile)(unsigned int *)0x25000000內核認爲是非法的地址訪問。 正確的訪問方法是，首先0x25000000 映射到第4G空間的一個虛擬地址，如0xf4000000,  通過虛擬地址訪問GPIO，value = *(volatile)(unsigned int *)0xf4000000是合法的。

2. 中斷系統初始化，重寫操作函數

     Linux是一個開源的os,  支持X86，ARM等架構。對於中斷，先對其抽象，然後設計出一套通用的框架，即中斷子系統。對外，爲驅動開發者提供統一的內核API；對內，子系統必須提供接口支持和具體的硬件操作相關聯，常用函數指針來實現。所以具體的CPU，都需要重寫操作函數，中斷系統才能正確的操作中斷相關的寄存器。

3. 註冊時鐘源

     linux 新版中有時鐘源的概念，總線時鐘多被抽象爲時鐘源，如果CPU核的clock, IIC，SPI的時鐘可以抽象爲時鐘源。

4.  CPU頻率調節，重寫操作函數

     頻率調節是CPU一個重要的功能，是通過設置reg實現的，需要重寫操作函數實現設置reg的具體方法

Porting CPU 涉及的重要的數據結構

1. IO 地址映射

(1) 填充關鍵數據結構

struct map_desc {
unsigned long virtual;                        //首個IO 物理地址對應的虛擬地址
unsigned long pfn;                             //首個IO 物理地址page frame num
unsigned long length;                         //映射總長度
unsigned int type;
};

(2) 註冊 map_desc數據結構

iotable_init(struct map_desc *io_desc, int nr)

       (1) map_desc可描述地址連續的IO地址空間，即一段IO地址

       (2) 內核空間可以通過virtual訪問 IO

2. 中斷系統初始化，設置回調函數

(1) 填充關鍵數據結構 struct irq_chip

根據CPU設計一貫方法看，下面的四個回調函數是最小集合

函數指針	功能描述
void(*irq_ack)(...)	clear irq
void(*irq_mask)(...)	mask irq
void(*irq_unmask)(...)	unmask irq

int    (*irq_set_type)(struct irq_data *data, unsigned int flow_type);  //不是必須，但是常用（設置觸發方式）

(2) 註冊函數

irq_set_chip_and_handler(unsigned int irq, struct irq_chip *chip, irq_flow_handler_t handle)

     中斷號和中斷操作函數，中斷handle三者相關聯，並註冊。完成註冊後，調用set_irq_flags(irq, IRQF_VALID | IRQF_PROBE);  系統才認爲irq是激活的

3. 註冊時鐘源

(1) 關鍵數據結構struct clk_lookup

(2) 向系統註冊struct clk_lookup

     clkdev_add(struct clk_lookup *cl)  //添加時鐘源 clk_lookup

     (1)  struct clk結構的定義請另外參考，不做說明。 需要什麼數據結構，就定義什麼，然後填充，linux 開發方法大多如此

4. 設置 CPU頻率調節回調函數

(1) 填充關鍵數據結構struct cpufreq_driver

下面的項是必須要填充（所謂必須，也未必，只是通常都會）的：

struct module           *owner;

u8                              flags

char                           name[cpufreq_name_len];

int  (*init)      (...)

int(*verify)    (...)

unsigned int  (*get)   (...)

int  (*target)  (...)

unsigned int  (*get)  (...)

(2) 向系統註冊數據結構struct cpufreq_driver

int cpufreq_register_driver(struct cpufreq_driver *driver_data)