3. 配置GPU时钟树

任务说明

本案例目标是在SA8155平台上配置GPU时钟树，使GPU核心时钟（GPU_CC_CORE_CLK）运行在指定频率，总线时钟（GPU_CC_CX_GMU_AXI_CLK）按需使能，并通过读取硬件寄存器验证时钟输出与配置一致。实现范围限定为：通过内核时钟框架接口完成时钟获取、频率设置与使能，不涉及DVFS调频策略或底层PLL参数重写。

硬件时钟树结构

SA8155 GPU时钟树由GPU_CC（Graphics Clock Controller）管理，关键节点如下：

• GPU_CC_CORE_CLK：GPU核心逻辑时钟，源为GPLL0，经DIV分频后输出，最高支持800MHz。
• GPU_CC_CX_GMU_AXI_CLK：GPU与GMU（Graphics Management Unit）之间的总线接口时钟，源为GPLL0，用于AXI总线通信。
• GPU_CC_CX_GMU_CLK：GMU自身工作时钟，需在访问GMU寄存器前使能。

时钟树拓扑关系：GPLL0 → 各自分频器 → 时钟门控 → 输出至GPU子系统。配置时需先确保父时钟GPLL0已开启，再设置分频系数，最后打开时钟门控。

代码实现

以下驱动代码在GPU平台驱动初始化阶段调用，完成时钟获取、频率设定与使能操作：

// gpu_clk_config.c
#include <linux/clk.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/err.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/platform_device.h>

struct gpu_clk_handle {
    struct clk *core_clk;
    struct clk *axi_clk;
    struct clk *gmu_clk;
};

static int gpu_clk_configure(struct device *dev, struct gpu_clk_handle *handle)
{
    long core_rate;
    int ret;

    /* 1. 获取三个时钟节点 */
    handle->core_clk = devm_clk_get(dev, "core_clk");
    if (IS_ERR(handle->core_clk)) {
        dev_err(dev, "failed to get core_clk: %ld\n", PTR_ERR(handle->core_clk));
        return PTR_ERR(handle->core_clk);
    }

    handle->axi_clk = devm_clk_get(dev, "axi_clk");
    if (IS_ERR(handle->axi_clk)) {
        dev_err(dev, "failed to get axi_clk: %ld\n", PTR_ERR(handle->axi_clk));
        return PTR_ERR(handle->axi_clk);
    }

    handle->gmu_clk = devm_clk_get(dev, "gmu_clk");
    if (IS_ERR(handle->gmu_clk)) {
        dev_err(dev, "failed to get gmu_clk: %ld\n", PTR_ERR(handle->gmu_clk));
        return PTR_ERR(handle->gmu_clk);
    }

    /* 2. 设置GPU核心时钟频率为553MHz（GPU_CC_CORE_CLK） */
    ret = clk_set_rate(handle->core_clk, 553000000);
    if (ret) {
        dev_err(dev, "failed to set core_clk rate: %d\n", ret);
        return ret;
    }

    /* 3. 使能GMU时钟（必须先于AXI时钟） */
    ret = clk_prepare_enable(handle->gmu_clk);
    if (ret) {
        dev_err(dev, "failed to enable gmu_clk: %d\n", ret);
        return ret;
    }

    /* 4. 使能AXI总线时钟 */
    ret = clk_prepare_enable(handle->axi_clk);
    if (ret) {
        dev_err(dev, "failed to enable axi_clk: %d\n", ret);
        clk_disable_unprepare(handle->gmu_clk);
        return ret;
    }

    /* 5. 使能GPU核心时钟 */
    ret = clk_prepare_enable(handle->core_clk);
    if (ret) {
        dev_err(dev, "failed to enable core_clk: %d\n", ret);
        clk_disable_unprepare(handle->axi_clk);
        clk_disable_unprepare(handle->gmu_clk);
        return ret;
    }

    /* 6. 读取实际配置频率 */
    core_rate = clk_get_rate(handle->core_clk);
    dev_info(dev, "GPU core clock configured at %ld Hz\n", core_rate);

    return 0;
}

static int gpu_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct gpu_clk_handle *handle;
    int ret;

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

    ret = gpu_clk_configure(&pdev->dev, handle);
    if (ret)
        return ret;

    platform_set_drvdata(pdev, handle);
    return 0;
}

static const struct of_device_id gpu_clk_match[] = {
    { .compatible = "qcom,sa8155-gpu-clk" },
    { }
};

static struct platform_driver gpu_clk_driver = {
    .probe = gpu_probe,
    .driver = {
        .name = "sa8155_gpu_clk",
        .of_match_table = gpu_clk_match,
    },
};
module_platform_driver(gpu_clk_driver);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_DESCRIPTION("SA8155 GPU clock tree configuration driver");

设备树配置

在设备树中为GPU节点添加时钟属性，与驱动中的时钟名称对应：

/* sa8155-gpu.dtsi 片段 */
&soc {
    gpu_clk: gpu-clk@3d90000 {
        compatible = "qcom,sa8155-gpu-clk";
        reg = <0x03d90000 0x9000>;
        clocks = <&gpucc GPU_CC_CORE_CLK>,
                 <&gpucc GPU_CC_CX_GMU_AXI_CLK>,
                 <&gpucc GPU_CC_CX_GMU_CLK>;
        clock-names = "core_clk", "axi_clk", "gmu_clk";
    };
};

时钟树配置流程

编译与加载

将驱动编译为内核模块，或直接编入内核。若为模块方式：

# 交叉编译（以ARM64为例）
aarch64-linux-gnu-gcc -D__KERNEL__ -DMODULE -I<kernel-source>/include \
    -I<kernel-source>/arch/arm64/include -c gpu_clk_config.c -o gpu_clk_config.o

# 或使用内核Kbuild系统
# 将gpu_clk_config.c放入drivers/clk/qcom/目录，并在Kconfig中添加：
# config SA8155_GPU_CLK
#     tristate "SA8155 GPU clock configuration"
#     depends on QCOM_GPUCC_SA8155

验证方法

完成加载后，通过以下步骤验证时钟配置正确：

1. 检查内核日志：执行dmesg | grep "GPU core clock"，应看到类似输出：GPU core clock configured at 553000000 Hz。此输出由驱动中clk_get_rate()返回，反映时钟框架记录的实际频率。
2. 读取硬件寄存器：使用devmem工具读取时钟控制寄存器，确认分频配置已写入：

# 读取GPU_CC_CORE_CLK分频寄存器（地址因版本而异，此处为示例）
devmem 0x3D9100 32
# 预期输出：0x00000001（表示分频系数为1，即553MHz输出）
# 注意：实际地址需参考SA8155 TRM手册中GPU_CC寄存器映射表

3. 验证时钟门控状态：读取GPU_CC_CORE_CLK_CMD_RCGR寄存器（偏移0x3D9104），bit 0应为1，表示时钟已使能。

判定标准

• 通过：内核日志显示553000000 Hz；寄存器读取值与配置一致；GPU模块可正常访问，无时钟超时错误。
• 失败排查：若clk_set_rate返回错误，检查GPLL0是否已使能、分频系数是否在支持范围内；若使能失败，检查电源域（CX/MX）是否已上电。