Это справочное руководство Rockchip Devfreq, а не инструкция, проверенная на оборудовании ArmSoM. Таблица версий оригинала указывает все микросхемы и Linux 4.4 / 4.19; это не подтверждает поддержку каждой платы ArmSoM или современного BSP. Перед адаптацией проверьте SoC, схему питания платы и PMIC/регулятор, дерево тактирования, таблицу OPP, поддержку eFuse/OTP/PVTM и драйверы SDK/BSP/ядра. Не переносите частоты, напряжения или настройки регистров без проверки. Журналы, результаты испытаний и пределы частот принадлежат исходнику, а не испытаниям ArmSoM. Команды изменения частот и напряжений не выполнялись. Китайский оригинал — V1.1.1 (26 страниц), английский — V1.0.0 (30 страниц). Структура глав совпадает, но обозначения версий и отдельные пояснения различаются; полные тексты сохранены без утверждения, что это одна версия. Китайская статья использует рисунок китайского оригинала; английская и русская — английского. Русская статья полностью переводит английский технический текст; комментарии кода сохранены на языке оригинала.
| Микросхемы по оригиналу | Версия ядра |
|---|---|
| Все микросхемы (формулировка оригинала; требуется проверка платы) | Linux 4.4 / Linux 4.19 |
Редакционные замечания · ArmSoM documentation · Rockchip
1. Введение
Devfreq — подсистема ядра для динамического изменения частоты и напряжения согласно выбранному governor. Она снижает энергопотребление с учётом производительности. Devfreq подобна CPUFreq, но CPUFreq предназначена только для CPU, тогда как Devfreq обслуживает остальные модули, которым требуется динамическое изменение частоты. Подсистема состоит из governor, core, driver и event. Программная архитектура показана ниже:
Devfreq governor определяет момент изменения частоты и целевую частоту. Ядро включает следующие governor:
-
simple ondemand: динамически изменяет частоту в зависимости от загрузки.
-
userspace: предоставляет пользовательским приложениям интерфейс изменения частоты.
-
powersave: отдаёт приоритет энергопотреблению и постоянно устанавливает минимальную частоту.
-
performance: отдаёт приоритет производительности и постоянно устанавливает максимальную частоту.
-
dmc ondemand: основан на simple ondemand и поддерживает изменение частоты по сценарию и пропускной способности VOP; предназначен специально для изменения частоты DDR.
Devfreq core инкапсулирует и абстрагирует governor и драйверы devfreq, определяя чёткий интерфейс.
Devfreq driver инициализирует таблицу частот и устанавливает целевую частоту.
Devfreq event отслеживает загрузку устройства.
2. Пути исходного кода
Код governor:
drivers/devfreq/governor_simpleondemand.c /* simple ondemand governor */
drivers/devfreq/governor_performance.c /* performance governor */
drivers/devfreq/governor_powersave.c /* powersave governor */
drivers/devfreq/governor_userspace.c /* userspace governor */
drivers/devfreq/rockchip_dmc.c /* dmc ondemand governor */
Код event:
drivers/devfreq/devfreq-event.c
drivers/devfreq/event/rockchip-dfi.c /* monitor DDR read and write cycles */
drivers/devfreq/event/rockchip-nocp.c /* monitor bytes accessed by each module */
Код core:
drivers/devfreq/devfreq.c
Код driver:
drivers/devfreq/rockchip_dmc.c /* DMC driver
*/
drivers/gpu/arm/midgard/backend/gpu/mali_kbase_devfreq.c /* GPU driver
*/
drivers/gpu/arm/bifrost_for_linux/backend/gpu/mali_kbase_devfreq.c /* GPU driver
*/
drivers/gpu/arm/bifrost/backend/gpu/mali_kbase_devfreq.c /* GPU driver
*/
drivers/gpu/arm/mali400/mali/linux/mali_devfreq.c /* GPU driver
*/
drivers/devfreq/rockchip_bus.c /* bus driver
*/
drivers/soc/rockchip/rockchip_opp_select.c /* interface for
opp */
3. Настройка Menuconfig
Device Drivers --->
[*] Generic Dynamic Voltage and Frequency Scaling (DVFS) support --->
--- Generic Dynamic Voltage and Frequency Scaling (DVFS) support
*** DEVFREQ Governors *** /* devfreq governor */
-*- Simple Ondemand
<*> Performance
<*> Powersave
*** DEVFREQ Drivers ***
<*> ARM ROCKCHIP BUS DEVFREQ Driver /* bus devfreq driver */
<*> ARM ROCKCHIP DMC DEVFREQ Driver /* dmc devfreq driver */
[*] DEVFREQ-Event device Support --->
--- DEVFREQ-Event device Support
-*- ROCKCHIP DFI DEVFREQ event Driver /* dfi event driver */
/* nocp event driver */
<*> ROCKCHIP NoC (Network On Chip) Probe DEVFREQ event Driver
Изменяйте конфигурацию разных платформ согласно фактическим условиям.
4. Настройка дерева устройств
4.1 Настройка GPU DVFS
4.1.1 Настройка тактирования
Согласно платформе добавьте свойства тактирования и clock-names в узел GPU, обычно в DTSI. В пояснении исходника написано clock, а в коде — clocks. Подробности приведены в документации Rockchip по тактированию. Пример для RK3399:
gpu: gpu@ff9a0000 {
compatible = "arm,malit860",
"arm,malit86x",
"arm,malit8xx",
"arm,mali-midgard";
...
clocks = <&cru ACLK_GPU>;
clock-names = "clk_mali";
...
};
4.1.2 Настройка регулятора напряжения
Согласно схеме питания изделия добавьте свойство mali-supply в узел GPU, обычно в DTS платы. Подробности настройки регулятора приведены в документации по Regulator и PMIC. Пример для RK3399:
&i2c0 {
...
vdd_gpu: syr828@41 {
compatible = "silergy,syr828";
reg = <0x41>;
vin-supply = <&vcc5v0_sys>;
regulator-compatible = "fan53555-reg";
pinctrl-0 = <&vsel2_gpio>;
vsel-gpios = <&gpio1 14 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
regulator-name = "vdd_gpu";
regulator-min-microvolt = <712500>;
regulator-max-microvolt = <1500000>;
regulator-ramp-delay = <1000>;
fcs,suspend-voltage-selector = <1>;
regulator-always-on;
regulator-boot-on;
regulator-initial-state = <3>;
regulator-state-mem {
regulator-off-in-suspend;
};
};
};
&gpu {
status = "okay";
mali-supply = <&vdd_gpu>;
};
4.1.3 Настройка таблицы OPP
Ядро хранит настройки частот и напряжений в дереве устройств. Узел с такими настройками называется таблицей OPP. Он содержит узлы OPP с частотами и напряжениями, а также свойства настройки leakage и PVTM.
Подробности настройки OPP приведены в следующих документах:
Documentation/devicetree/bindings/opp/opp.txt
Documentation/power/opp.txt
4.1.3.1 Добавление таблицы OPP
Согласно платформе добавьте таблицу OPP и свойство operating-points-v2 в узел GPU, обычно в DTSI. Пример для RK3399:
&gpu {
operating-points-v2 = <&gpu_opp_table>;
};
gpu_opp_table: opp-table2 {
compatible = "operating-points-v2";
opp-200000000 {
opp-hz = /bits/ 64 <200000000>; /* unit in Hz */
opp-microvolt = <800000>; /* unit in uV */
};
...
opp-800000000 {
opp-hz = /bits/ 64 <800000000>;
opp-microvolt = <1100000>;
};
}
4.1.3.2 Удаление OPP
Для удаления отдельных частотных точек используйте следующие способы.
Способ 1: добавьте status = "disabled"; в соответствующий узел OPP. В английском пояснении оригинала написано disabeld; код использует disabled. Пример:
gpu_opp_table: opp-table2 {
compatible = "operating-points-v2";
opp-200000000 {
opp-hz = /bits/ 64 <200000000>; /* unit in Hz */
opp-microvolt = <800000>; /* unit in uV */
};
...
opp-800000000 {
opp-hz = /bits/ 64 <800000000>;
opp-microvolt = <1100000>;
status = "disabled";
};
}
Способ 2: повторно обратитесь к таблице OPP в DTS платы и добавьте status = "disabled"; в нужный узел OPP. В английском пояснении оригинала написано disabeld; код использует disabled. Пример:
&gpu_opp_table {
opp-800000000 {
status = "disabled";
}；
};
4.1.4 Изменение таблицы OPP по leakage
IDDQ (Integrated Circuit Quiescent Current), также называемый leakage, — ток покоя интегральной схемы. Leakage GPU означает ток покоя GPU при заданном напряжении. Если GPU находится в домене VD logic, его leakage эквивалентен leakage логического домена: току покоя при подаче заданного напряжения на VD logic. При производстве микросхем значение записывается в eFuse или OTP.
4.1.4.1 Изменение напряжения по leakage
Предпосылка: согласно испытаниям исходного документа, Vmin микросхем с малым leakage выше, чем у микросхем с большим leakage. Для последних можно снизить напряжение, уменьшая энергопотребление и улучшая производительность. Это не испытания ArmSoM.
Принцип работы: значение leakage GPU считывается из eFuse или OTP, после чего по таблице определяется соответствующий селектор напряжения. Свойство opp-microvolt-<selector> в каждом OPP задаёт целевое напряжение.
Настройка: сначала добавьте код eFuse или OTP согласно соответствующей документации. Затем добавьте в таблицу OPP свойства rockchip,leakage-voltage-sel, nvmem-cells и nvmem-cell-names, а в узлы OPP — opp-microvolt-<name> согласно фактическим условиям. Обычно настройки находятся в DTSI. Пример для RK3328. Английский поясняющий текст называет свойство rockchip,leak-voltage-sel; здесь явно использовано имя rockchip,leakage-voltage-sel из кода и китайского оригинала.
gpu_opp_table: gpu-opp-table {
compatible = "operating-points-v2";
/*
* Get GPU leakage from eFuse or OTP
*/
nvmem-cells = <&gpu_leakage>;
nvmem-cell-names = "gpu_leakage";
/*
* If leakage is between 1mA and 10mA, OPP will use the voltage specified by
* opp-microvolt-L0.
* If leakage is between 11mA and 254mA, OPP will use the voltage specified
by
* opp-microvolt-L1
*
* If delete "rockchip,leakage-voltage-sel" or leakage exceed the range, OPP
will
* use the voltage specified by "opp-microvolt".
*/
rockchip,leakage-voltage-sel = <
1 10 0
11 254 1
>;
opp-200000000 {
opp-hz = /bits/ 64 <200000000>;
opp-microvolt = <950000>;
opp-microvolt-L0 = <950000>;
opp-microvolt-L1 = <950000>;
};
...
opp-500000000 {
opp-hz = /bits/ 64 <500000000>;
opp-microvolt = <1150000>;
opp-microvolt-L0 = <1150000>;
opp-microvolt-L1 = <1100000>;
};
};
Для отключения функции удалите rockchip,leakage-voltage-sel; тогда OPP будет использовать напряжение opp-microvolt. Английское пояснение исходника называет свойство rockchip,leak-voltage-sel; здесь использовано имя из кода.
4.1.5 Изменение таблицы OPP по PVTM
GPU PVTM (Process-Voltage-Temperature Monitor) — модуль рядом с GPU, отражающий различия производительности микросхем. На него влияют технологический процесс, напряжение и температура.
4.1.5.1 Изменение напряжения по PVTM
Предпосылка: согласно испытаниям исходного документа, Vmin микросхем с малым PVTM выше, чем у микросхем с большим PVTM. Для последних можно снизить напряжение, уменьшая энергопотребление и улучшая производительность. Это не испытания ArmSoM.
Принцип работы: измеряется PVTM при заданных напряжении и частоте, затем результат пересчитывается к опорной температуре. По таблице выбирается селектор напряжения. В каждом OPP свойство opp-microvolt-<selector> задаёт целевое напряжение.
Настройка: сначала добавьте код PVTM согласно документации PVTM. Затем добавьте в таблицу OPP rockchip,pvtm-voltage-sel, rockchip,thermal-zone и rockchip,pvtm-<name>. При нескольких вариантах технологического процесса добавьте nvmem-cells и nvmem-cell-names. В узлы OPP добавьте opp-microvolt-<name> согласно фактическим условиям. Обычно настройки находятся в DTSI. Пример для RK3399:
gpu_opp_table: opp-table2 {
compatible = "operating-points-v2";
/*
* If PVTM value is between 0 and 121000, OPP will use the voltage specified
by
* "opp-microvolt-L0"
* If PVTM value is between 121001 and 125500, OPP will use the voltage
specified by
* "opp-microvolt-L1"
* If PVTM value is between 125501 and 128500, OPP will use the voltage
specified by
* "opp-microvolt-L2"
* If PVTM value is between 128501 and 999999, OPP will use the voltage
specified by
* "opp-microvolt-L3"
*
* If deleted "rockchip,pvtm-voltage-sel" or PVTM value exceeds the range of
the
* table, OPP will use the voltage specified by "opp-microvolt".
*/
rockchip,pvtm-voltage-sel = <
0 121000 0
121001 125500 1
125501 128500 2
128501 999999 3
>;
/* Before get PVTM value, change GPU frequency to 200000Khz */
rockchip,pvtm-freq = <200000>;
/* Before get PVTM value, change GPU voltage to 900000uV */
rockchip,pvtm-volt = <900000>;
/* PVTM channel, format <channel sel> */
rockchip,pvtm-ch = <3 0>;
rockchip,pvtm-sample-time = <1000>; /* PVTM sampling time, unit is us */
rockchip,pvtm-number = <10>; /* PVTM sampling number */
rockchip,pvtm-error = <1000>; /* error can be afford between sampling
data */
rockchip,pvtm-ref-temp = <41>; /* refrence temperature */
/*
* Proportional coefficient of temperature, when below reference temperature
use the
* first coefficient, when higher use the second one
*/
rockchip,pvtm-temp-prop = <46 12>;
rockchip,thermal-zone = "gpu-thermal"; /* get temperature from soc-thermal
*/
opp-200000000 {
opp-hz = /bits/ 64 <200000000>;
opp-microvolt = <800000>;
opp-microvolt-L0 = <800000>;
opp-microvolt-L1 = <800000>;
opp-microvolt-L2 = <800000>;
opp-microvolt-L3 = <800000>;
};
...
opp-800000000 {
opp-hz = /bits/ 64 <800000000>;
opp-microvolt = <1100000>;
opp-microvolt-L0 = <1100000>;
opp-microvolt-L1 = <1075000>;
opp-microvolt-L2 = <1050000>;
opp-microvolt-L3 = <1025000>;
};
};
Для отключения функции удалите rockchip,pvtm-voltage-sel; OPP будет использовать напряжение opp-microvolt.
4.1.6 Изменение таблицы OPP по IR-Drop
IR-Drop — изменение напряжения в сетях питания и земли интегральной схемы. Здесь под ним понимаются отклонения напряжения из-за пульсаций питания и разводки платы, как описано в оригинале.
Предпосылка: у некоторых заказных плат отмечены значительные пульсации напряжения. Если использовать таблицу OPP от EVB, напряжение на некоторых частотах может оказаться слишком низким, нарушая стабильность системы. Тогда таблицу OPP необходимо скорректировать с учётом IR-Drop.
Принцип работы: разница между пульсациями EVB и целевой платы на каждой частоте определяет добавку напряжения для этой частоты.
Дополнение из китайского PDF, стр. 11, §4.1.6: если итоговое напряжение превышает максимально допустимое, соответствующая рабочая точка удаляется.
Настройка: добавьте в таблицу OPP rockchip,max-volt, rockchip,evb-irdrop и rockchip,board-irdrop. Обычно rockchip,board-irdrop задаётся в DTS платы, остальные свойства — в DTSI.
Пример для RK3326: настройка DTSI:
gpu_opp_table: gpu-opp-table {
compatible = "operating-points-v2";
rockchip,max-volt = <1175000>; /* the highest voltage, unit is uV */
rockchip,evb-irdrop = <25000>; /* ripple voltage of EVB or SDK */
...
}
Настройка DTS платы:
&gpu_opp_table {
/*
* max IR-drop values on different freq condition for this board!
*/
/*
* ripple voltage at diffrent frequencies
* If frequency is between 200Mhz-520MHz, ripple voltage is 50000uV, the
target
* voltage will add 25000uV(50000-25000(EVB ripple voltage))
*/
rockchip,board-irdrop = <
/* MHz MHz uV */
200 520 50000
>;
};
Для отключения функции удалите rockchip,board-irdrop.
4.1.7 Настройка широкого температурного диапазона
Под широким температурным диапазоном обычно понимается температура окружающей среды от -40 °C до +85 °C.
Предпосылка: в исходнике отмечено, что некоторые платформы нестабильны при низкой температуре, но работают устойчиво после повышения напряжения на отдельных частотах. Поэтому напряжение следует регулировать по температуре.
Принцип работы: при температуре ниже заданного значения система повышает напряжение каждой частотной точки. Если напряжение превышает установленный системой максимум, соответствующая частота запрещается. При возвращении к нормальной температуре восстанавливается исходное напряжение.
Настройка: для низких температур добавьте в таблицу OPP rockchip,temp-hysteresis, rockchip,low-temp, rockchip,low-temp-min-volt, rockchip,low-temp-adjust-volt и rockchip,max-volt.
Обычно эти настройки находятся в DTSI. Пример для RK3399:
gpu_opp_table: opp-table2 {
compatible = "operating-points-v2";
/*
* Hysteresis parameter, unit is millicelusius, prevent from entry into low
* temperatures or high temperatures frequently
* For example, when temperature less than 0 Celsius degrees, work on the low
* temperature state, higher than 5 Celsius degrees, return to normal state.
*/
rockchip,temp-hysteresis = <5000>;
rockchip,low-temp = <0>; /* Threshold for low temperature,
millicelsius */
rockchip,low-temp-min-volt = <900000>; /* Minimum voltage at low temperature,
uV */
/* At lower temperature state, add 25mV to frequency at 0-800MHz */
rockchip,low-temp-adjust-volt = <
/* MHz MHz uV */
0 800 25000
>;
rockchip,max-volt = <1150000>; /* highest voltage, unit is uV */
...
}
4.1.8 Настройка upthreshold и downdifferential
Предпосылка: governor simple ondemand имеет параметры upthreshold и downdifferential со значениями по умолчанию 90 и 5. При загрузке выше 90% устанавливается максимальная частота. При загрузке ниже 90%, но выше 90%-5%, текущая частота сохраняется. При загрузке ниже 90%-5% подбирается частота, обеспечивающая загрузку примерно 90%-5%/2. При стандартной настройке в некоторых сценариях GPU повышает частоту недостаточно быстро, что приводит к пропускам кадров. Поэтому требуется изменение настройки. Формула сохранена в записи исходника.
Настройка: добавьте upthreshold и downdifferential в узел GPU.
Обычно настройки находятся в DTSI. Пример для RK3288:
gpu: gpu@ffa30000 {
compatible = "arm,malit764",
"arm,malit76x",
"arm,malit7xx",
"arm,mali-midgard";
reg = <0x0 0xffa30000 0x0 0x10000>;
upthreshold = <75>;
downdifferential = <10>;
...
}
4.2 Настройка DMC DVFS
DMC (Dynamic Memory Controller) DVFS означает динамическое изменение напряжения и частоты DDR.
4.2.1 Настройка тактирования
Согласно платформе добавьте свойство тактирования в узел DMC, обычно в DTSI. В пояснении оригинала написано clock, в примере — clocks. Подробности приведены в документации Rockchip по тактированию. Пример для RK3399:
dmc: dmc {
compatible = "rockchip,rk3399-dmc";
...
clocks = <&cru SCLK_DDRCLK>;
clock-names = "dmc_clk";
...
};
4.2.2 Настройка регулятора напряжения
Согласно фактической схеме питания изделия добавьте center-supply в узел DMC, обычно в DTS платы. Подробности настройки регулятора приведены в документации по Regulator и PMIC. Пример для RK3399:
&i2c0 {
...
rk808: pmic@1b {
...
regulators {
vdd_center: DCDC_REG1 {
regulator-always-on;
regulator-boot-on;
regulator-min-microvolt = <750000>;
regulator-max-microvolt = <1350000>;
regulator-ramp-delay = <6001>;
regulator-name = "vdd_center";
regulator-state-mem {
regulator-off-in-suspend;
};
};
};
};
};
&dmc {
status = "okay";
center-supply = <&vdd_center>;
};
4.2.3 Настройка таблицы OPP
Ядро хранит настройки частот и напряжений в дереве устройств. Узел с этими настройками называется таблицей OPP. Он содержит узлы OPP с частотами и напряжениями, а также свойства настройки leakage и PVTM.
Подробности настройки OPP приведены в следующих документах:
Documentation/devicetree/bindings/opp/opp.txt
Documentation/power/opp.txt
4.2.3.1 Добавление таблицы OPP
Согласно платформе добавьте таблицу OPP и свойство operating-points-v2 в узел DMC, обычно в DTSI. Пример для RK3399:
&dmc {
operating-points-v2 = <&dmc_opp_table>;
};
dmc_opp_table: opp-table3 {
compatible = "operating-points-v2";
opp-200000000 {
opp-hz = /bits/ 64 <200000000>; /* Hz */
opp-microvolt = <900000>; /* uV */
};
...
opp-800000000 {
opp-hz = /bits/ 64 <800000000>;
opp-microvolt = <900000>;
};
};
4.2.3.2 Удаление OPP
Для удаления отдельных частотных точек используйте следующие способы.
Способ 1: добавьте status = "disabled"; в соответствующий узел OPP. В английском пояснении оригинала написано disabeld; код использует disabled. Пример:
dmc_opp_table: opp-table3 {
compatible = "operating-points-v2";
opp-200000000 {
opp-hz = /bits/ 64 <200000000>; /* Hz */
opp-microvolt = <800000>; /* uV */
};
...
opp-800000000 {
opp-hz = /bits/ 64 <800000000>;
opp-microvolt = <900000>;
status = "disabled";
};
}
Способ 2: повторно обратитесь к таблице OPP в DTS платы и добавьте status = "disabled"; в соответствующий узел OPP. В английском пояснении оригинала написано disabeld; код использует disabled. Пример:
&dmc_opp_table {
opp-800000000 {
status = "disabled";
};
};
4.2.4 Изменение таблицы OPP по leakage
IDDQ (Integrated Circuit Quiescent Current), также называемый leakage, — ток покоя интегральной схемы. Leakage DDR означает ток покоя DDR при заданном напряжении. При производстве микросхем значение записывается в eFuse или OTP.
Дополнение из китайского PDF, стр. 15, §4.2.4: если DDR находится в VD logic, leakage DDR эквивалентен leakage логического домена — току покоя при подаче заданного напряжения на этот домен.
4.2.4.1 Изменение напряжения по leakage
Предпосылка: испытания из исходного документа показали, что Vmin микросхем с малым leakage выше, чем у микросхем с большим leakage. Для последних можно снизить напряжение, уменьшая энергопотребление и улучшая производительность. Это не испытания ArmSoM.
Принцип работы: leakage DDR считывается из eFuse или OTP, затем по таблице выбирается селектор напряжения. Свойство opp-microvolt-<selector> каждого OPP задаёт целевое напряжение.
Настройка: сначала добавьте код eFuse или OTP согласно соответствующей документации. Затем добавьте в таблицу OPP rockchip,leakage-voltage-sel, nvmem-cells и nvmem-cell-names, а в узлы OPP — opp-microvolt-<name> согласно фактическим условиям. Обычно настройки находятся в DTSI. Пример для RK3328:
dmc_opp_table: dmc-opp-table {
compatible = "operating-points-v2";
/*
* Get DDR leakage from eFuse or OTP
*/
nvmem-cells = <&logic_leakage>;
nvmem-cell-names = "ddr_leakage";
/*
* If leakage is between 1mA and 10mA, OPP will use the voltage specified by
* opp-microvolt-L0.
* If leakage is between 11mA and 254mA, OPP will use the voltage specified
by
* opp-microvolt-L1
*
* If delete "rockchip,leakage-voltage-sel" or leakage exceed the range, OPP
will
* use the voltage specified by "opp-microvolt".
*/
rockchip,leakage-voltage-sel = <
1 10 0
11 254 1
>;
opp-400000000 {
opp-hz = /bits/ 64 <400000000>;
opp-microvolt = <950000>;
opp-microvolt-L0 = <950000>;
opp-microvolt-L1 = <950000>;
};
...
opp-1066000000 {
opp-hz = /bits/ 64 <1066000000>;
opp-microvolt = <1175000>;
opp-microvolt-L0 = <1175000>;
opp-microvolt-L1 = <1150000>;
};
};
Для отключения функции удалите rockchip,leakage-voltage-sel; OPP будет использовать напряжение opp-microvolt.
4.2.5 Изменение OPP по PVTM
4.2.5.1 Изменение напряжения по PVTM
Предпосылка: испытания из исходного документа показали, что Vmin микросхем с малым PVTM выше, чем у микросхем с большим PVTM. Для последних можно снизить напряжение, уменьшая энергопотребление и улучшая производительность. Это не испытания ArmSoM.
Принцип работы: измеряется PVTM при заданных напряжении и частоте, затем значение пересчитывается к опорной температуре. По таблице выбирается селектор напряжения. Свойство opp-microvolt-<selector> каждого OPP задаёт целевое напряжение.
Настройка: сначала добавьте код PVTM согласно документации PVTM. Затем добавьте в таблицу OPP rockchip,pvtm-voltage-sel, rockchip,thermal-zone и rockchip,pvtm-<name>. При нескольких вариантах технологического процесса добавьте nvmem-cells и nvmem-cell-names. В узлы OPP добавьте opp-microvolt-<name> согласно фактическим условиям. Обычно настройки находятся в DTSI. Пример для PX30:
dmc_opp_table: dmc-opp-table {
compatible = "operating-points-v2";
/*
* If PVTM value is between 0 and 50000, OPP will use the voltage specified
by "opp-
* microvolt-L0"
* If PVTM value is between 50001 and 54000, OPP will use the voltage
specified by
* "opp-microvolt-L1"
* If PVTM value is between 54001 and 60000, OPP will use the voltage
specified by
* "opp-microvolt-L2"
* If PVTM value is between 60001 and 99999, OPP will use the voltage
specified by
* "opp-microvolt-L3"
*
* If deleted "rockchip,pvtm-voltage-sel" or PVTM value exceeds the range of
the
* table, OPP will use the voltage specified by "opp-microvolt".
*/
rockchip,pvtm-voltage-sel = <
0 50000 0
50001 54000 1
54001 60000 2
60001 99999 3
>;
/* PVTM channel, format <channel sel>, here reuse the PVTM value of the CPU
*/
rockchip,pvtm-ch = <0 0>;
opp-194000000 {
opp-hz = /bits/ 64 <194000000>;
opp-microvolt = <950000>;
opp-microvolt-L0 = <950000>;
opp-microvolt-L1 = <950000>;
opp-microvolt-L2 = <950000>;
opp-microvolt-L3 = <950000>;
};
...
opp-786000000 {
opp-hz = /bits/ 64 <786000000>;
opp-microvolt = <1100000>;
opp-microvolt-L0 = <1100000>;
opp-microvolt-L1 = <1050000>;
opp-microvolt-L2 = <1025000>;
opp-microvolt-L3 = <1000000>;
status = "disabled";
};
};
Для отключения функции удалите rockchip,pvtm-voltage-sel; OPP будет использовать напряжение opp-microvolt.
4.2.6 Изменение таблицы OPP по IR-Drop
IR-Drop — изменение напряжения в сетях питания и земли интегральной схемы. Здесь под ним понимаются отклонения напряжения из-за пульсаций питания и разводки платы, как описано в оригинале.
Предпосылка: у некоторых заказных плат отмечены значительные пульсации напряжения. При использовании таблицы OPP от EVB напряжение на отдельных частотах может оказаться слишком низким, нарушая стабильность системы. Тогда таблицу OPP необходимо скорректировать с учётом IR-Drop.
Принцип работы: разница между пульсациями EVB и целевой платы на каждой частоте определяет добавку напряжения для этой частоты.
Дополнение из китайского PDF, стр. 17, §4.2.6: если итоговое напряжение превышает максимально допустимое, соответствующая рабочая точка удаляется.
Настройка: добавьте в таблицу OPP rockchip,max-volt, rockchip,evb-irdrop и rockchip,board-irdrop. Обычно rockchip,board-irdrop задаётся в DTS платы, остальные свойства — в DTSI. Пример настройки DTSI для RK3326:
dmc_opp_table: dmc-opp-table {
compatible = "operating-points-v2";
rockchip,max-volt = <1150000>; /* the highest voltage, unit is uV */
rockchip,evb-irdrop = <25000>; /* ripple voltage of EVB or SDK */
...
}
Настройка DTS платы:
&dmc_opp_table {
/*
* max IR-drop values on different freq condition for this board!
*/
/*
* ripple voltage at diffrent frequencies
* If frequency is between 451Mhz-800MHz, ripple voltage is 75000uV, the
target
* voltage will add 50000uV(75000-25000(EVB ripple voltage))
*/
rockchip,board-irdrop = <
/* MHz MHz uV */
451 800 75000
>;
};
Для отключения функции удалите rockchip,board-irdrop.
4.2.7 Изменение частоты по сценарию
Предпосылка: при фиксированной частоте DDR высокая частота повышает энергопотребление, а низкая снижает производительность, что затрудняет выполнение требований изделия. Для сценариев с достаточно определённой потребностью в пропускной способности DDR, например тестов производительности, видео и ожидания, частоту динамически повышают или понижают согласно требованиям к производительности или энергопотреблению.
Принцип работы: при входе в специальный сценарий частота DDR изменяется на заданную для него. Если одновременно действуют несколько сценариев, выбирается максимальная частота. В обоих оригиналах далее дважды написано SYS_STATUS_DUALVIEW: для указанных двух сценариев изменение частоты DDR не поддерживается, поэтому даже при входе в сценарий с более высокой требуемой частотой она сохраняется до выхода из них. Следующий раздел 4.2.8 называет пару SYS_STATUS_DUALVIEW и SYS_STATUS_ISP; расхождение отмечено, а не скрыто.
Настройка: добавьте system-status-freq в узел DMC. Пример для RK3399:
&dmc {
status = "okay";
...
system-status-freq = <
/* system status freq(KHz) */
/*
* Except for the scenarios defined below, this frequency is constant
used in
* other scenarios
*/
SYS_STATUS_NORMAL 800000
SYS_STATUS_REBOOT 528000 /* set frequency before reboot */
SYS_STATUS_SUSPEND 200000 /* set frequency after screen is off */
SYS_STATUS_VIDEO_1080P 200000 /* set frequency before play 1080p video
*/
SYS_STATUS_VIDEO_4K 600000 /* set frequency before play 4k video*/
SYS_STATUS_VIDEO_4K_10B 800000 /* set frequency before play 4k 10bit
video */
SYS_STATUS_PERFORMANCE 800000 /* set frequency before run benchmark */
/* modified the minimum frequency after touching the screen */
SYS_STATUS_BOOST 400000
/* fixed DDR frequency before the second screen display*/
SYS_STATUS_DUALVIEW 600000
SYS_STATUS_ISP 600000 /* fix DDR frequency before ISP work */
>;
}
4.2.8 Изменение частоты по загрузке
Предпосылка: сценарный подход охватывает лишь часть ситуаций. В остальных случаях требуется динамически изменять частоту DDR по степени её использования, оптимизируя производительность и энергопотребление.
Принцип работы: периодически измеряется загрузка DDR и выбирается частота по алгоритму simple ondemand с учётом требований активного сценария к пропускной способности DDR. В итоге берётся максимальное значение. В сценариях SYS_STATUS_DUALVIEW и SYS_STATUS_ISP частота DDR фиксирована.
Настройка: добавьте devfreq-events, upthreshold, downdifferential, system-status-freq, auto-min-freq и auto-freq-en в узел DMC. В английском пояснении System-status-freq начинается с заглавной буквы; здесь использовано имя system-status-freq из кода. Пример для RK3399:
&dmc {
status = "okay";
...
devfreq-events = <&dfi>; /* Monitor DDR utilization through dfi */
/*
* When the load exceeds 40%, change to the highest frequency,
* When the load is less than 40% and greater than 40% -20%, maintain the
current
* frequency
* When the load is less than 40% -20%, it will be change to a frequency so
that
* the load is almost equals to 40% - 20% / 2.
*/
upthreshold = <40>;
downdifferential = <20>;
system-status-freq = <
/* system status freq(KHz) */
/*
* Except for the scenarios defined below, this frequency is constant
used in
* other scenarios
*/
SYS_STATUS_NORMAL 800000
SYS_STATUS_REBOOT 528000 /* set frequency before reboot */
SYS_STATUS_SUSPEND 200000 /* set frequency after screen is off */
SYS_STATUS_VIDEO_1080P 200000 /* set frequency before play 1080p video
*/
SYS_STATUS_VIDEO_4K 600000 /* set frequency before play 4k video*/
SYS_STATUS_VIDEO_4K_10B 800000 /* set frequency before play 4k 10bit
video */
SYS_STATUS_PERFORMANCE 800000 /* set frequency before run benchmark */
/* modified the minimum frequency after touching the screen */
SYS_STATUS_BOOST 400000
/* fixed DDR frequency before the second screen display*/
SYS_STATUS_DUALVIEW 600000
SYS_STATUS_ISP 600000 /* fix DDR frequency before ISP work */
>;
/*
* In addition to the scenarios defined above, set the minimum frequency for
other
* scenarios to prevent the screen splash.
*/
auto-min-freq = <400000>;
auto-freq-en = <1>; /* 1 is enabled, 0 is disabled */
};
4.2.9 Изменение частоты по пропускной способности VOP
Предпосылка: после включения auto-freq необходимо задать auto-min-freq, ограничивающий минимальную частоту для предотвращения искажений изображения. При этом остаются возможности снижения энергопотребления: частоту DDR можно изменять по потребности VOP в пропускной способности.
Принцип работы: перед отображением каждого кадра драйвер VOP рассчитывает требуемую пропускную способность DDR, затем соответствующим образом изменяет минимальную частоту DDR.
Настройка: добавьте vop-bw-dmc-freq в узел DMC. Пример для RK3399:
&dmc {
status = "okay";
...
/*
* bandwidth is 0-577MB/s, the minimum DDR frequency is 200MHz.
* bandwidth is 578-1701MB/s, the minimum DDR frequency is 300MHz.
* bandwidth is 1702-99999MB/s, the minimum DDR frequency is 400MHz.
*/
vop-bw-dmc-freq = <
/* min_bw(MB/s) max_bw(MB/s) freq(KHz) */
0 577 200000
578 1701 300000
1702 99999 400000
>;
/*
* After support changing frequency according to VOP bandwidth, this value can
be
* changed to a low frequency.
*/
auto-min-freq = <200000>;
};
4.3 Настройка BUS DVFS
Помимо GPU и DMC, динамическое изменение частоты и напряжения требуется и другим модулям, например PLL и CCI. Здесь они объединены в категорию BUS DVFS.
4.3.1 Настройка PLL DVFS
Предпосылка: на некоторых платформах при превышении определённой частоты PLL необходимо повысить напряжение домена, в котором находится PLL. Поэтому напряжение следует регулировать по частоте PLL.
Принцип работы: частота PLL отслеживается через зарегистрированный clock notifier. При повышении частоты сначала увеличивается напряжение, затем частота. При понижении сначала уменьшается частота, затем напряжение.
Настройка: добавьте в узел устройства rockchip,busfreq-policy, clocks, clock-names, operating-points-v2 и bus-supply. Английское пояснение использует Bus-supply; здесь явно использовано имя bus-supply из кода.
Пример настройки DTSI для PX30:
bus_apll: bus-apll {
compatible = "rockchip,px30-bus";
/*
* Use clkfreq policy to monitor PLL frequency. If PLL frequency is raising,
* first raise the voltage and then increase the frequency. If PLL frequency
is
* going down, first decrease the frequency and then decrease the voltage.
*/
rockchip,busfreq-policy = "clkfreq";
clocks = <&cru PLL_APLL>; /* Clock configuration */
clock-names = "bus";
operating-points-v2 = <&bus_apll_opp_table>; /* OPP Table configuration */
status = "disabled";
};
bus_apll_opp_table: bus-apll-opp-table {
compatible = "operating-points-v2";
opp-shared;
/*
* If PLL frequency less than or equal to 1008MHz, voltage is 950mV,
* if greater than 1008MHz, voltage is 1000mV
*/
opp-1512000000 {
opp-hz = /bits/ 64 <1512000000>;
opp-microvolt = <1000000>;
opp-1008000000 {
opp-hz = /bits/ 64 <1008000000>;
opp-microvolt = <950000>;
};
};
Настройка платы:
&i2c0 {
status = "okay";
rk809: pmic@20 {
compatible = "rockchip,rk809";
reg = <0x20>;
...
regulators {
vdd_logic: DCDC_REG1 {
regulator-always-on;
regulator-boot-on;
regulator-min-microvolt = <950000>;
regulator-max-microvolt = <1350000>;
regulator-ramp-delay = <6001>;
regulator-initial-mode = <0x2>;
regulator-name = "vdd_logic";
regulator-state-mem {
regulator-on-in-suspend;
regulator-suspend-microvolt = <950000>;
};
};
}
}
}
&bus_apll {
/*
* regulator configuration,
* it should be modified according to the actual product hardware power
solution
*/
bus-supply = <&vdd_logic>;
status = "okay";
};
5. Интерфейс пользовательского пространства
После успешной регистрации устройства в devfreq в /sys/class/devfreq/ создаётся подкаталог с пользовательскими интерфейсами, например ff9a0000.gpu. Через них можно менять governor, проверять текущую частоту, изменять её и выполнять другие действия, как показано ниже:
available_frequencies /* available frequencies */
available_governors /* available devfreq governors */
cur_freq /* the current frequency */
governor /* current devfreq governor */
load /* current load */
max_freq /* the maximum frequency */
min_freq /* the minimum frequency */
polling_interval /* the polling interval in ms. 0 disables polling */
target_freq /* the last frequency set by software*/
trans_stat /* scaling times and running time at each frequency
*/
6. Частые вопросы
6.1 Просмотр таблицы OPP
Выполните следующую команду:
cat /sys/kernel/debug/opp/opp_summary
Пример для PX30:
device rate(Hz) target(uV) min(uV) max(uV)
-------------------------------------------------------------------
platform-dmc
194000000 950000 950000 950000
328000000 950000 950000 950000
450000000 950000 950000 950000
528000000 975000 975000 975000
666000000 1000000 1000000 1000000
platform-ff400000.gpu
200000000 950000 950000 950000
300000000 950000 950000 950000
400000000 1025000 1025000 1025000
480000000 1100000 1100000 1100000
platform-bus-apll
1008000000 950000 950000 950000
1512000000 1000000 1000000 1000000
6.2 Фиксация частоты
Способ 1: отключите ненужные OPP в таблице, оставив только требуемые. Пример для PX30: фиксированная частота GPU 400 MHz.
gpu_opp_table: gpu-opp-table {
compatible = "operating-points-v2";
...
opp-200000000 {
opp-hz = /bits/ 64 <200000000>;
opp-microvolt = <950000>;
opp-microvolt-L0 = <950000>;
opp-microvolt-L1 = <950000>;
opp-microvolt-L2 = <950000>;
opp-microvolt-L3 = <950000>;
status = "disabled";
};
opp-300000000 {
opp-hz = /bits/ 64 <300000000>;
opp-microvolt = <975000>;
opp-microvolt-L0 = <975000>;
opp-microvolt-L1 = <950000>;
opp-microvolt-L2 = <950000>;
opp-microvolt-L3 = <950000>;
status = "disabled";
};
opp-400000000 {
opp-hz = /bits/ 64 <400000000>;
opp-microvolt = <1050000>;
opp-microvolt-L0 = <1050000>;
opp-microvolt-L1 = <1025000>;
opp-microvolt-L2 = <975000>;
opp-microvolt-L3 = <950000>;
};
opp-480000000 {
opp-hz = /bits/ 64 <480000000>;
opp-microvolt = <1125000>;
opp-microvolt-L0 = <1125000>;
opp-microvolt-L1 = <1100000>;
opp-microvolt-L2 = <1050000>;
opp-microvolt-L3 = <1000000>;
status = "disabled";
};
};
Способ 2: выполните команды во время работы устройства. Пример для PX30:
/* set governor to userspace */
echo userspace > /sys/class/devfreq/ff400000.gpu/governor
/* set frequency to 400MHz */
echo 400000000 > /sys/class/devfreq/ff400000.gpu/userspace/set_freq
/* check the current frequency */
cat /sys/class/devfreq/ff400000.gpu/cur_freq
6.3 Просмотр текущей частоты
Частоту можно проверить через пользовательский интерфейс devfreq или интерфейс debugfs тактирования.
Команды для PX30:
/* Method 1: devfreq userspace interface */
cat /sys/class/devfreq/ff400000.gpu/cur_freq
/* Method 2: clock debug interface */
cat /sys/kernel/debug/clk/aclk_gpu/clk_rate
6.4 Просмотр текущего напряжения
Напряжение можно проверить через отладочный интерфейс регулятора. Пример просмотра напряжения GPU на PX30:
/* here vdd_logic is not fixed name, please modify */
cat /sys/kernel/debug/regulator/vdd_logic/voltage
6.5 Раздельная настройка напряжения и частоты
Пример для GPU PX30: установите частоту 400 MHz и напряжение 1000 mV.
/* set governor to userspace */
echo userspace > /sys/class/devfreq/ff400000.gpu/governor
/* set frequency to 400MHz */
echo 400000000 > /sys/kernel/debug/clk/aclk_gpu/clk_rate
cat /sys/kernel/debug/clk/aclk_gpu/clk_rate
/* set voltage to 1000mV */
echo 1000000 > /sys/kernel/debug/regulator/vdd_logic/voltage
cat /sys/kernel/debug/regulator/vdd_logic/voltage
Внимание: при повышении частоты сначала увеличьте напряжение, затем частоту. При понижении сначала уменьшите частоту, затем напряжение.
6.6 Просмотр селектора напряжения OPP
Если поддерживается изменение напряжения по PVTM, выполните следующую команду:
dmesg | grep pvtm
Пример вывода для RK3399:
[ 0.669456] cpu cpu0: temp=22222, pvtm=138792 (140977 + -2185)
[ 0.670601] cpu cpu0: pvtm-volt-sel=0
[ 0.683008] cpu cpu4: temp=22222, pvtm=148761 (150110 + -1349)
[ 0.683109] cpu cpu4: pvtm-volt-sel=0
[ 1.495247] rockchip-dmc dmc: Failed to get pvtm
[ 3.366028] mali ff9a0000.gpu: temp=22777, pvtm=120824 (121698 + -874)
/* pvtm-volt-sel = 0, opp-microvolt-L0 property will be used in GPU OPP table */
[ 3.366915] mali ff9a0000.gpu: pvtm-volt-sel=0
Аналогично, если поддерживается изменение напряжения по leakage, следующая команда выдаст похожую информацию.
dmesg | grep leakage
6.7 Просмотр текущего leakage
Выполните следующую команду:
dmesg | grep leakage
Пример вывода для CPU RK3399:
[ 0.656175] cpu cpu0: leakage=10
[ 0.671092] cpu cpu4: leakage=20
[ 1.492769] rockchip-dmc dmc: Failed to get leakage
/* leakage=15，GPU's leakage is 15mA*/
[ 3.341084] mali ff9a0000.gpu: leakage=15
6.8 Изменение напряжения OPP
Способ 1: непосредственно измените напряжение каждой точки OPP.
Например, увеличьте напряжение для 200 MHz на 25000 uV. Пример исходной настройки:
opp-200000000 {
opp-hz = /bits/ 64 <200000000>;
opp-microvolt = <800000>;
opp-microvolt-L0 = <800000>;
opp-microvolt-L1 = <800000>;
opp-microvolt-L2 = <800000>;
opp-microvolt-L3 = <800000>;
};
После изменения:
opp-200000000 {
opp-hz = /bits/ 64 <200000000>;
/* Add 25000uV for each property */
opp-microvolt = <825000>;
opp-microvolt-L0 = <825000>;
opp-microvolt-L1 = <825000>;
opp-microvolt-L2 = <825000>;
opp-microvolt-L3 = <825000>;
};
Способ 2: измените напряжение через настройки IR-Drop, см. раздел 4.2.6 исходного документа.
Например, увеличьте напряжение GPU на частоте 200 MHz на 25000 uV. Пример исходной настройки IR-Drop:
&gpu_opp_table {
/*
* max IR-drop values on different freq condition for this board!
*/
/*
* ripple voltage at diffrent frequencies
* 200Mhz-520MHz，ripple voltage is 50000uV，the target voltage will increase
by
* 25000uV（50000-25000(EVB ripple voltage))
*/
rockchip,board-irdrop = <
/* MHz MHz uV */
200 520 50000
>;
};
После изменения:
&gpu_opp_table {
/*
* max IR-drop values on different freq condition for this board!
*/
/*
* ripple voltage at diffrent frequencies
* 200Mhz-299MHz，ripple voltage is 50000uV，the target voltage will increase
by
* 50000uV（75000-25000(EVB ripple voltage))
* 300Mhz-520MHz，ripple voltage is 50000uV，the target voltage will increase
by
* 25000uV（50000-25000(EVB ripple voltage))
*/
rockchip,board-irdrop = <
/* MHz MHz uV */
200 299 75000 /* from 50000 to 75000 */
300 520 50000
>;
};