SoC中通常有很多IP，按邏輯可以把幾個(gè)相關(guān)功能的IP劃為一個(gè)電源域。一個(gè)電源域內(nèi)的IP，通常按相同的方式由同一個(gè)硬件模塊PMIC供電，電壓一樣并且電源管理例如休眠喚醒一致。

為什么有設(shè)備電源管理還需要power domain劃分？

對(duì)每個(gè)設(shè)備電源管理太細(xì)化了，會(huì)造成額外的開(kāi)銷(xiāo)。通常幾個(gè)設(shè)備可以一塊進(jìn)行管理更加的方便，例如一個(gè)子系統(tǒng)，要么全工作要么全關(guān)閉，不會(huì)子系統(tǒng)內(nèi)的某個(gè)設(shè)備單獨(dú)工作。這時(shí)候?yàn)榱撕?jiǎn)化管理工作就需要?jiǎng)澐殖鰜?lái)一個(gè)domain。SOC上眾多電源域組成了一個(gè)電源域樹(shù)，他們之間存在著相互的約束關(guān)系，子電源域打開(kāi)前，需要父電源域打開(kāi)，父電源域下所有子電源域關(guān)閉，父電源域才能關(guān)閉。

Domain這個(gè)詞一般在權(quán)限管理中經(jīng)常遇到，用于隔離，Domain內(nèi)共進(jìn)退。

雖然電源域的好處多多，卻不是越多越好，因?yàn)閯澐蛛娫从蚴?strong>需要成本的（需要在PMU中使用模擬電路完成，包括金錢(qián)成本和空間成本）。因此，大多數(shù)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)功能，設(shè)置有限的幾個(gè)電源域，例如：CPU core（1、2、3…）；GPU；NAND；DDR；USB；Display；Codec等等。

這種設(shè)計(jì)引出一個(gè)問(wèn)題：存在多個(gè)模塊共用一個(gè)電源域的情況。因而要求在對(duì)模塊power on/off的時(shí)候，考慮power共用的情況：只要一個(gè)模塊工作，就要power on；直到所有模塊停止工作，才能power off。

1. 框架介紹

Kernel的PM domain framework（位于drivers/base/power/domain.c中），提供了管理和使用系統(tǒng)power domain的統(tǒng)一方法：

對(duì)底層power domain硬件的操作

對(duì)power domain hw的開(kāi)啟操作，包括開(kāi)鐘、上電、解復(fù)位、解除電源隔離等操作的功能封裝；

對(duì)power domain hw的關(guān)閉操作，包括關(guān)鐘、斷電、復(fù)位、做電源隔離等操作的功能封裝；

內(nèi)部邏輯實(shí)現(xiàn)

通過(guò)dts描述power domain框架的設(shè)備節(jié)點(diǎn)，并描述每個(gè)power domain節(jié)點(diǎn)。提供出一個(gè)power domain framework的設(shè)備節(jié)點(diǎn)，及每個(gè)power domain子設(shè)備的節(jié)點(diǎn)，并指定power-domain-ccell = <1>，這樣可以通過(guò)power domain framework的設(shè)備及power domain的編號(hào)查找具體的power domain；

實(shí)現(xiàn)dts解析邏輯，獲取power domain的配置信息，并通過(guò)初始化函數(shù)對(duì)每個(gè)power domain進(jìn)行初始化，所有的power domain統(tǒng)一的放在一個(gè)全局鏈表中，將power domain下所有的設(shè)備，放到其下的一個(gè)設(shè)備鏈表中；

為runtime pm、系統(tǒng)休眠喚醒等框架，注冊(cè)相應(yīng)的回調(diào)函數(shù)，并實(shí)現(xiàn)具體的回調(diào)函數(shù)對(duì)應(yīng)的power domain的開(kāi)關(guān)函數(shù)；

上層使用power domain的上游驅(qū)動(dòng)、框架及debug fs

linux系統(tǒng)的runtime power manager 框架通過(guò)提供runtime_pm_get_xxx/runtime_pm_put_xxx類(lèi)接口給其他的drivers，對(duì)設(shè)備的開(kāi)、關(guān)做引用計(jì)數(shù)，當(dāng)引用計(jì)數(shù)從1->0時(shí)，會(huì)進(jìn)一步調(diào)到power domain注冊(cè)的runtime_suspend回調(diào)，回調(diào)函數(shù)里會(huì)先調(diào)用設(shè)備的runtime_suspend回調(diào)，然后判斷power domain下的設(shè)備鏈表中所有的設(shè)備是否已經(jīng)suspend，若已經(jīng)suspend才真正關(guān)閉power domain。當(dāng)引用計(jì)數(shù)從0->1時(shí)，會(huì)先調(diào)用到power domain使用的runtime_resume回調(diào)，回調(diào)函數(shù)里會(huì)先調(diào)用power domain的開(kāi)啟操作，然后調(diào)用設(shè)備注冊(cè)的runtime_resume回調(diào)函數(shù)；

系統(tǒng)休眠喚醒在suspend_noirq/resume_noirq時(shí)會(huì)進(jìn)行power domain的關(guān)閉與開(kāi)啟的操作；

使用power domain的上游驅(qū)動(dòng)：power domain內(nèi)部ip的驅(qū)動(dòng)。比如，dsp子系統(tǒng)power domain下面，有多個(gè)dsp核，每個(gè)dsp核對(duì)應(yīng)一個(gè)power domain。這樣，每個(gè)dsp核設(shè)備驅(qū)動(dòng)都要關(guān)聯(lián)到對(duì)應(yīng)的dsp核power domain上，通過(guò)dsp核設(shè)備的dts里power-domains的屬性引用（power domain framework的節(jié)點(diǎn)引用及具體power domain的編號(hào)），將dsp核設(shè)備與相應(yīng)的power domain關(guān)聯(lián)起來(lái)；

使用power domain的框架：runtime pm/系統(tǒng)休眠喚醒；

power domain也提供了一些debug fs文件節(jié)點(diǎn)供用戶debug使用，主要就是/sys/kernel/debug/pm_genpd/目錄及power domain名字目錄下的一些文件節(jié)點(diǎn)：

pm_genpd_summary：打印所有的power domain、狀態(tài)及下面所掛的設(shè)備狀態(tài)

power_domain名字目錄/current_state：power domain當(dāng)前的狀態(tài)

power_domain名字目錄/sub_domains：power domain當(dāng)前的子power domain有哪些

power_domain名字目錄/idle_states：power domain對(duì)應(yīng)的所有idle狀態(tài)及其off狀態(tài)的時(shí)間

power_domain名字目錄/active_states：power domain處于on狀態(tài)的時(shí)間

power_domain名字目錄/total_idle_time：power domain所有idle狀態(tài)的off時(shí)間總和

power_domain名字目錄/devices：power domain下所掛的所有devices

相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

image.png

初始化流程（以scmi power domain的驅(qū)動(dòng)框架為例）：

image.png

2. 如何使用power domain

在dts中定義一個(gè)power domain節(jié)點(diǎn)，同時(shí)在驅(qū)動(dòng)中注冊(cè)該power domain即可

//DTS中定義powerdomain節(jié)點(diǎn)，這里以內(nèi)核文檔提供的例程  
parent:power-controller@12340000{  
compatible="foo,power-controller";  
reg=<0x12340000?0x1000>;  
#power-domain-cells=<1>;//這里表明parent節(jié)點(diǎn)是一個(gè)powerdomain，也就是內(nèi)核文檔所形容的provider，parent管理它下面掛接著的其它模塊，為它們提供電源  
};  
  
child:power-controller@12341000{  
compatible="foo,power-controller";  
reg=<0x12341000?0x1000>;  
power-domains=<&parent?0>;//這里表明child節(jié)點(diǎn)是parent下面的一個(gè)模塊，它使用parent提供的電源  
#power-domain-cells=<1>;  
};

從上面的dts語(yǔ)法中可以看出，一個(gè)系統(tǒng)的電源域從dts中可以很容易就看出來(lái)，#power-domain-cells聲明該節(jié)點(diǎn)是一個(gè)power domain，power-domains = <&xxx x>表明該節(jié)點(diǎn)屬于xxx電源域，那么系統(tǒng)中某個(gè)電源域下面有多少個(gè)模塊就從dts中看有多少個(gè)節(jié)點(diǎn)引用了該電源域即可。

3. provider

intpm_genpd_init(structgeneric_pm_domain*genpd,  
structdev_power_governor*gov,boolis_off)//初始化一個(gè)generic_pm_domain實(shí)例  
  
//下面兩個(gè)接口都可以用來(lái)向內(nèi)核注冊(cè)一個(gè)powerdomian  
intof_genpd_add_provider_onecell(structdevice_node*np,  
structgenpd_onecell_data*data)  
intof_genpd_add_provider_simple(structdevice_node*np,  
structgeneric_pm_domain*genpd)

pm_genpd_init這個(gè)函數(shù)從注釋可以看出它初始化了一個(gè)power domain實(shí)例，從入口參數(shù)結(jié)合具體的實(shí)現(xiàn)代碼，可以很容易得到 structgeneric_pm_domain結(jié)構(gòu)體就對(duì)應(yīng)著一個(gè)power domain實(shí)例。

structgeneric_pm_domain{  
structdev_pm_domaindomain;/*PMdomainoperations*/  
constchar*name;  
atomic_tsd_count;/*Numberofsubdomainswithpower"on"*/  
enumgpd_statusstatus;/*Currentstateofthedomain*/  
unsignedintdevice_count;/*Numberofdevices*/  
unsignedintsuspended_count;/*Systemsuspenddevicecounter*/  
unsignedintprepared_count;/*Suspendcounterofprepareddevices*/  
int(*power_off)(structgeneric_pm_domain*domain);//驅(qū)動(dòng)只要實(shí)現(xiàn)該函數(shù)即可  
int(*power_on)(structgeneric_pm_domain*domain);//驅(qū)動(dòng)只要實(shí)現(xiàn)該函數(shù)即可

真正需要驅(qū)動(dòng)去賦值的成員只有兩個(gè)，那就是int (*power_off)(struct generic_pm_domain *domain); 與int (*power_on)(struct generic_pm_domain *domain);，其它的power domain framework已經(jīng)幫我們做好了，這里我們也可以猜到一個(gè)電源域的打開(kāi)與關(guān)閉最終是通過(guò)驅(qū)動(dòng)注冊(cè)的這兩個(gè)函數(shù)操作的，

當(dāng)驅(qū)動(dòng)得到一個(gè)power domain實(shí)例后，便可以調(diào)用of_genpd_add_provider_simple函數(shù)向內(nèi)核注冊(cè)一個(gè)power domain了，來(lái)進(jìn)入該函數(shù)看看，做了哪些事情，看不太懂，但是從入口參數(shù)看，傳進(jìn)去了驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的struct generic_pm_domain和power domain的node節(jié)點(diǎn)。后續(xù)這兩個(gè)參數(shù)應(yīng)該會(huì)有作用。

4. Consumer

Cousumer可能是一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序或者sysfs，在驅(qū)動(dòng)probe函數(shù)中調(diào)用dev_pm_domain_attach

ret=dev_pm_domain_attach(_dev,true);//將設(shè)備與電源域進(jìn)行耦合

驅(qū)動(dòng)在probe的時(shí)候會(huì)調(diào)用dev_pm_domain_attach函數(shù)檢查設(shè)備是否屬于power domain設(shè)備，如果是，則獲取設(shè)備的power domain信息，從哪里獲取信息？就是從前面power domain驅(qū)動(dòng)調(diào)用of_genpd_add_provider_simple函數(shù)注冊(cè)進(jìn)來(lái)的信息。

調(diào)用genpd_add_device函數(shù)，將設(shè)備添加到該power domain中，主要完成一些struct generic_pm_domain成員的賦值操作。

最后最重要的就是調(diào)用dev_pm_domain_set該函數(shù)，設(shè)置了struct device中的struct dev_pm_domain成員，該成員被賦值為struct generic_pm_domain中的struct dev_pm_domain成員。

后記

power domain在底層的處理通常需要PPU硬件的參與管理，可以控制這個(gè)電源域的時(shí)鐘、電壓、供電等屬性，從而達(dá)到對(duì)電源和功耗的管理。