4. 固定时钟适配：fixed-clock驱动分析、在设备树中定义固定频率时钟、驱动中获取固定时钟

各位同学，今天我们来聊聊固定时钟。说白了，就是那种频率不会变、不需要PLL配置、不需要外部晶振控制的时钟源。你想想看，很多嵌入式系统里都有这种场景：一个外设需要个参考时钟，但频率是固定的，比如24MHz、50MHz这种。

我在项目中遇到过好几次，有人把固定时钟当成普通时钟去配，结果驱动加载时卡在时钟框架里出不来。嗯，这里要注意，固定时钟虽然简单，但它的适配方式跟普通时钟还是有区别的。

4.1 fixed-clock驱动分析

Linux内核里，fixed-clock驱动在 drivers/clk/clk-fixed-rate.c 里。我习惯先看它的结构体定义：

struct clk_fixed_rate {
    struct clk_hw hw;
    unsigned long fixed_rate;
    unsigned long fixed_accuracy;
    u8 flags;
};

这个结构体很精简，就四个字段。核心是 fixed_rate，它存的就是我们设备树里配的频率值。

驱动注册时，会调用 clk_register_fixed_rate() 函数。我贴一下关键代码：

struct clk *clk_register_fixed_rate(struct device *dev, const char *name,
        const char *parent_name, unsigned long flags,
        unsigned long fixed_rate)
{
    struct clk_fixed_rate *fixed;
    struct clk_init_data init;
    struct clk *clk;

    fixed = kzalloc(sizeof(*fixed), GFP_KERNEL);
    if (!fixed)
        return ERR_PTR(-ENOMEM);

    init.name = name;
    init.ops = &clk_fixed_rate_ops;
    init.flags = flags;
    init.parent_names = (parent_name ? &parent_name : NULL);
    init.num_parents = (parent_name ? 1 : 0);

    fixed->fixed_rate = fixed_rate;
    fixed->hw.init = &init;

    clk = clk_register(dev, &fixed->hw);
    if (IS_ERR(clk))
        kfree(fixed);

    return clk;
}

注意看 clk_fixed_rate_ops，它只实现了两个回调：

• recalc_rate：直接返回 fixed_rate
• round_rate：返回最接近的固定频率

没有 set_rate，因为固定时钟不支持调频。我曾经见过有人试图在驱动里调用 clk_set_rate() 去改固定时钟的频率，结果返回 -EINVAL，折腾了半天才发现是操作对象选错了。

4.2 在设备树中定义固定频率时钟

设备树里定义固定时钟，用 fixed-clock 这个 compatible。我一般这样写：

clk_24m: clk-24m {
    compatible = "fixed-clock";
    #clock-cells = <0>;
    clock-frequency = <24000000>;
    clock-output-names = "clk_24m";
};

几个关键点：

• #clock-cells = <0>：表示这个时钟输出只有一个，不需要额外索引
• clock-frequency：单位是Hz，直接写数值
• clock-output-names：可选，但建议加上，调试时一眼能看出来

如果你需要多个固定时钟，可以这样：

clocks {
    clk_50m: clk-50m {
        compatible = "fixed-clock";
        #clock-cells = <0>;
        clock-frequency = <50000000>;
    };

    clk_32k: clk-32k {
        compatible = "fixed-clock";
        #clock-cells = <0>;
        clock-frequency = <32768>;
    };
};

我习惯把固定时钟统一放在一个 clocks 节点下，这样设备树看起来整洁。当然，你也可以散落在各处，但维护起来就麻烦了。

4.3 驱动中获取固定时钟

驱动里获取固定时钟，跟获取普通时钟一样，用 clk_get() 或者设备树API。我贴一个完整的例子：

#include <linux/clk.h>
#include <linux/err.h>

struct my_device {
    struct clk *clk;
    unsigned long rate;
};

static int my_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct my_device *mydev;
    int ret;

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

    // 获取固定时钟
    mydev->clk = devm_clk_get(&pdev->dev, "my_clk");
    if (IS_ERR(mydev->clk)) {
        dev_err(&pdev->dev, "failed to get my_clk\n");
        return PTR_ERR(mydev->clk);
    }

    // 获取时钟频率
    mydev->rate = clk_get_rate(mydev->clk);
    dev_info(&pdev->dev, "clock rate: %lu Hz\n", mydev->rate);

    // 使能时钟（固定时钟也需要使能）
    ret = clk_prepare_enable(mydev->clk);
    if (ret) {
        dev_err(&pdev->dev, "failed to enable clock\n");
        return ret;
    }

    return 0;
}

static int my_remove(struct platform_device *pdev)
{
    struct my_device *mydev = platform_get_drvdata(pdev);

    clk_disable_unprepare(mydev->clk);
    return 0;
}

对应的设备树里，外设节点要引用固定时钟：

my_device: my-device {
    compatible = "my,device";
    clocks = <&clk_24m>;
    clock-names = "my_clk";
};

这里有个细节：clk_get_rate() 返回的就是设备树里配的 clock-frequency。你不需要做任何转换，内核时钟框架已经帮你处理好了。

4.4 固定时钟的常见坑

我总结几个实际项目中踩过的坑：

• 频率单位搞错：设备树里 clock-frequency 的单位是Hz，不是MHz。有人写成 24 以为就是24MHz，结果驱动里读出来是24Hz。
• 忘记使能时钟：固定时钟虽然频率不变，但也要调用 clk_prepare_enable()。有些SoC的时钟控制器会默认关闭所有时钟，你不使能，外设就罢工。
• 时钟名不匹配：设备树里 clock-names 跟驱动里 devm_clk_get() 的第二个参数必须一致。我见过有人设备树里写 "clk_24m"，驱动里写 "24m_clk"，结果返回 -ENOENT。

4.5 知识体系图

下面这张图展示了固定时钟适配的完整流程：

这张图把固定时钟适配的四个步骤串起来了。从设备树定义开始，到内核解析注册，再到驱动获取使用，最后外设正常工作。每一步都有对应的API和操作，你照着这个流程走，基本不会出错。

好了，关于固定时钟适配的内容就这些。实际项目中，固定时钟虽然简单，但它是整个时钟树的基础。你想想看，很多PLL的参考时钟就是固定时钟，如果这个源头配错了，后面所有时钟都会跑偏。所以，别因为它简单就掉以轻心。