Linux Kernel Porting CPU 方法概要

Linux Kernel Porting CPU是什么？

      Linux kernel发展至今，除了X86，代码包中默认支持很多流行的CPU，arch\arm\下可以看到已支持的ARM 架构的CPU。 但是， Linux  kernel代码包不能做到支持每个CPU， 但是系统提供了一套完整的interface，让厂商可以更容易的在linux kernel上移植自家的CPU,  让系统跑起来。

Porting CPU 涉及的重要的点

1. IO 地址映射

    IO地址（如GPIO地址）需要被映射为虚拟地址，内核通过访问虚拟地址去访问IO。虚拟地址段建议处于第4G的顶部。

    比如某32位处理器某GPIO物理地址是0x25000000, 内核中不能用物理地址去访问，value = *(volatile)(unsigned int *)0x25000000内核认为是非法的地址访问。 正确的访问方法是，首先0x25000000 映射到第4G空间的一个虚拟地址，如0xf4000000, 
通过虚拟地址访问GPIO，value = *(volatile)(unsigned int *)0xf4000000是合法的。

2. 中断系统初始化，重写操作函数

     Linux是一个开源的os,  支持X86，ARM等架构。对于中断，先对其抽象，然后设计出一套通用的框架，即中断子系统。对外，为驱动开发者提供统一的内核API；对内，子系统必须提供接口支持和具体的硬件操作相关联，常用函数指针来实现。所以具体的CPU，都需要重写操作函数，中断系统才能正确的操作中断相关的寄存器。

3. 注册时钟源

     linux 新版中有时钟源的概念，总线时钟多被抽象为时钟源，如果CPU核的clock, IIC，SPI的时钟可以抽象为时钟源。

4.  CPU频率调节，重写操作函数

     频率调节是CPU一个重要的功能，是通过设置reg实现的，需要重写操作函数实现设置reg的具体方法

Porting CPU 涉及的重要的数据结构

1. IO 地址映射

(1) 填充关键数据结构

struct map_desc {
unsigned long virtual;                        //首个IO 物理地址对应的虚拟地址
unsigned long pfn;                             //首个IO 物理地址page frame num
unsigned long length;                         //映射总长度
unsigned int type;

};

(2) 注册 map_desc数据结构

iotable_init(struct map_desc *io_desc, int nr)

       (1) map_desc可描述地址连续的IO地址空间，即一段IO地址

       (2) 内核空间可以通过virtual访问 IO

2. 中断系统初始化，设置回调函数

(1) 填充关键数据结构 struct irq_chip

根据CPU设计一贯方法看，下面的四个回调函数是最小集合

函数指针	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);  //不是必须，但是常用（设置触发方式）

(2) 注册函数

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

     中断号和中断操作函数，中断handle三者相关联，并注册。完成注册后，调用set_irq_flags(irq, IRQF_VALID | IRQF_PROBE);  系统才认为irq是激活的

3. 注册时钟源

(1) 关键数据结构struct clk_lookup

(2) 向系统注册struct clk_lookup

     clkdev_add(struct clk_lookup *cl)  //添加时钟源 clk_lookup

     (1)  struct clk结构的定义请另外参考，不做说明。 需要什么数据结构，就定义什么，然后填充，linux 开发方法大多如此

4. 设置 CPU频率调节回调函数

(1) 填充关键数据结构struct cpufreq_driver

下面的项是必须要填充（所谓必须，也未必，只是通常都会）的：

struct module           *owner;

u8                              flags

char                           name[cpufreq_name_len];

int  (*init)      (...)

int(*verify)    (...)

unsigned int  (*get)   (...)

int  (*target)  (...)

unsigned int  (*get)  (...)

(2) 向系统注册数据结构struct cpufreq_driver

int cpufreq_register_driver(struct cpufreq_driver *driver_data)