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在本篇内容中，我们将围绕 Linux 内核中的时钟子系统核心架构 —— Common Clock Framework（简称 CCF）展开深入讲解，目标是帮助你全面理解其设计理念、主要数据结构、注册流程、驱动实现方式，以及如何基于 NXP i.MX8MP 平台进行完整的时钟驱动开发。
一、Common Clock Framework 简介
Common Clock Framework（CCF）是 Linux 内核自 v3.4 起引入的通用时钟架构，用于统一管理 SoC 上所有的时钟资源，解决平台异构、驱动分裂、代码冗余等问题。
CCF 的设计目标是：
- 提供统一的时钟抽象接口（如
clk_get()/clk_prepare()/clk_enable()）。 - 支持复杂的时钟树结构，包括分频、门控、复用器等组件。
- 支持时钟源的动态切换与频率动态调整（DFS）。
- 解耦设备驱动与时钟控制的实现。
二、CCF 的三大核心角色与架构总览
在上一篇中我们已概述三个核心角色：
| 角色 | 作用 | 示例 |
|---|---|---|
| 时钟提供者（Provider） | 注册并实现时钟控制逻辑，如 PLL、分频器、门控器 | NXP CCM 时钟控制器驱动 |
| 时钟消费者（Consumer） | 使用时钟接口获取和启用时钟 | UART/I2C 等外设驱动 |
| 时钟框架（Framework） | 统一管理所有时钟，维护拓扑关系与接口 | drivers/clk/clk.c |
架构示意图：
+---------------------+ +-------------------+
| UART 驱动 (Consumer)|<---->| CCF 框架层 |
+---------------------+ +-------------------+↑|+---------------------+| 时钟控制器驱动 || (如 fsl-imx8mp-ccm) |+---------------------+
三、CCF 核心数据结构分析
1. struct clk_hw
该结构体表示一个底层时钟硬件实体，由时钟提供者实现：
struct clk_hw {struct clk_core *core;struct clk_init_data *init;// 可扩展的私有数据指针
};
2. struct clk_ops
用于定义操作时钟的函数集，是最关键的回调接口：
struct clk_ops {int (*enable)(struct clk_hw *hw);void (*disable)(struct clk_hw *hw);unsigned long (*recalc_rate)(struct clk_hw *hw, unsigned long parent_rate);long (*round_rate)(struct clk_hw *hw, unsigned long rate,unsigned long *parent_rate);int (*set_rate)(struct clk_hw *hw, unsigned long rate,unsigned long parent_rate);...
};
3. struct clk_init_data
用于注册时钟时的初始化信息：
struct clk_init_data {const char *name;const struct clk_ops *ops;const char * const *parent_names;u8 num_parents;unsigned long flags;
};
四、时钟提供者（Provider）注册流程
Provider 通过 clk_register() 或 devm_clk_hw_register() 将 clk_hw 实例注册给框架，框架内部建立 clk_core 对象并添加至全局时钟树。
示例流程：
- 定义
clk_ops实现； - 构造
clk_hw； - 填写
clk_init_data； - 调用
devm_clk_hw_register()完成注册； - 若是 platform 设备，通过
of_clk_add_hw_provider()提供给设备树接口。
五、实战开发：NXP i.MX8MP 时钟驱动解析
我们以 NXP i.MX8MP 的 UART2 根时钟 IMX8MP_CLK_UART2_ROOT 为例，讲解从时钟控制器提供者，到 UART2 驱动消费者的完整链路。
1. 设备树配置分析
uart2: serial@30890000 {compatible = "fsl,imx8mp-uart", "fsl,imx6q-uart";reg = <0x30890000 0x10000>;interrupts = <GIC_SPI 27 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;clocks = <&clk IMX8MP_CLK_UART2_ROOT>,<&clk IMX8MP_CLK_UART2_ROOT>;clock-names = "ipg", "per";status = "disabled";
};
<&clk IMX8MP_CLK_UART2_ROOT> 表示设备节点引用了 ID 为 IMX8MP_CLK_UART2_ROOT 的时钟，provider 必须实现它。
2. Provider 实现（drivers/clk/imx/clk-imx8mp.c）
static const struct imx8m_clk_root_clk uart2_root = {.id = IMX8MP_CLK_UART2_ROOT,.name = "uart2_root_clk",.parent_names = (const char *[]){ "uart2_div" },.num_parents = 1,.flags = CLK_SET_RATE_PARENT,
};
注册流程：
hw = imx8m_clk_hw_register_composite(NULL, clk_root->name,clk_root->parent_names, clk_root->num_parents,mux_hw, &clk_mux_ops,rate_hw, &clk_divider_ops,gate_hw, &clk_gate_ops,clk_root->flags);
注： 每个 root clock 通常由一个复用器、一个分频器和一个门控组成，符合 CCF 的复合时钟模型。
六、时钟消费者如何使用时钟
驱动中使用以下接口获取与控制时钟：
struct clk *clk = devm_clk_get(dev, "ipg");
clk_prepare_enable(clk);
...
clk_disable_unprepare(clk);
内核根据 clock-names 字符串与设备树中的 <&clk ID> 找到实际的 clk_core 实例，进一步调用对应 clk_ops 接口。
七、完整代码实例：模拟一个外设时钟 Provider
以下模拟一个名为 "demo-gate-clk" 的时钟，基于 GPIO 控制实现一个简单门控时钟：
1. 示例平台驱动结构：
static struct clk_hw *demo_clk_hw;
static struct clk_ops demo_clk_ops = {.enable = demo_clk_enable,.disable = demo_clk_disable,
};static int demo_clk_probe(struct platform_device *pdev)
{struct clk_init_data init;demo_clk_hw = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*demo_clk_hw), GFP_KERNEL);init.name = "demo-gate-clk";init.ops = &demo_clk_ops;init.num_parents = 0;init.flags = 0;demo_clk_hw->init = &init;clk_hw_register(&pdev->dev, demo_clk_hw);of_clk_add_hw_provider(pdev->dev.of_node, of_clk_hw_simple_get, demo_clk_hw);return 0;
}
2. 在设备树中描述该时钟：
demo_clk: demo-clk {compatible = "vendor,demo-gate-clk";#clock-cells = <0>;
};
3. 在其他设备中消费该时钟：
my_peripheral@12340000 {...clocks = <&demo_clk>;clock-names = "core";
};
八、Framework 的统一管理机制
Linux 内核 CCF 框架通过 clk_core 全局对象池，维持整个时钟拓扑结构，并提供统一接口进行操作与调试。
核心文件位于 drivers/clk/clk.c，负责：
- 初始化时钟树结构；
- 实现
clk_get()、clk_set_rate()等函数； - 管理依赖关系（父子时钟）；
- 调度跨时钟域变更时的同步机制。
框架的调试接口如：
cat /sys/kernel/debug/clk/clk_summary
可查看当前系统所有时钟状态。
九、总结与实战建议
- Provider 注册逻辑必须按 CCF 规则实现
clk_hw、clk_ops，并注册给框架； - Consumer 驱动应只依赖标准
clk_*()接口，不直接操作硬件； - Framework 负责维护拓扑、管理父子关系、支持动态调频调占；
- 实战中，先梳理平台提供的 clock ID 定义（如
imx8mp-clock.h），再定位 clock controller 驱动； - 开发自定义外设或 FPGA 时钟控制时，也可编写 Provider 兼容设备树接口。
十、每日提问与答案
问题 1：一个时钟可以有多个父时钟吗？如何选择？
回答：
可以。CCF 支持多父时钟的复用器机制，注册 clk_hw 时传入多个 parent_names，并实现 set_parent() 和 get_parent() 回调。使用者可调用 clk_set_parent() 选择目标父时钟。
问题 2：如何调试某个时钟未启用的问题？
回答：
可通过以下方式定位：
cat /sys/kernel/debug/clk/clk_summary查看时钟是否启用；- 查看是否被 Consumer 使用并调用
clk_prepare_enable()； - 检查 Provider 的
clk_ops.enable()是否被成功执行； - 验证时钟的 parent 是否启用，是否存在 gating 问题。
以上即为 Day 27 下篇全部内容，完整讲解了 CCF 架构设计与实际使用方式。
下一日我们将正式进入子系统与电源管理集成的驱动开发专题。
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