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功耗调整指引

REVISION HISTORY

Revision No.
Description
 Date
1.0
  • Initial release
    		•  04/27/2024

    1. 概述

    本文档用于指导 Sigmastar PureLinux & DualOs 平台的功耗优化，主要介绍各模块的clock 开关或者调频方式。

    2. 配置说明

    目前 PureLinux & DualOs 平台已接入 CCF （Common Clock Framework），默认未使用的模块均会在linux 系统启动阶段进行关闭。

    但需要确保开启如下配置：

    PureLinux：

    Symbol: COMMON_CLK [=y]
Type  : bool
Defined at drivers/clk/Kconfig:25
  Prompt: Common Clock Framework
  Depends on: !HAVE_LEGACY_CLK [=n]

    DualOs 还需要确保开启以下配置：

    Symbol: SSTAR_CLK_OS_MANAGE [=y]
Type  : tristate
Defined at drivers/sstar/clk/Kconfig:4
  Prompt: Sstar CLK OS Manage
  Depends on: SSTAR_DRIVERS [=y]
  Location:
    -> Device Drivers
      -> Sstar SoC platform drivers (SSTAR_DRIVERS [=y])

    开启上述配置之后，时钟使能/失能以及时钟之前的依赖会由CCF 接管，各模块仅需使用 CCF 提供的接口对接即可，而对于用户，需要关注的点主要会分为：

    1. 模块增删

      大部分 BSP 模块在使用的时候才会将时钟开启，但部分模块会在加载阶段（probe）就将时钟开启，这些模块在没有使用的时候需要确保是没有被装载的，例如 USB 模块。

    2. 模块调频

      这部分主要针对功耗较高的串流模块，用户可以调到适合场景的合适频率，以降低功耗。

    此外，还会对一些比较特殊的模块作专门的介绍，例如：cpu。

    2.1. 模块增删

    该章节介绍的是模块的增加与移除的配置操作。

    2.1.1. usb

    usb 这边会分为host 端控制器以及 device 端控制器，这里边会分别介绍。

    usb 2.0 主机端控制器：

    Symbol: USB_EHCI_HCD [=m]
Type  : tristate
Defined at drivers/usb/host/Kconfig:129
  Prompt: EHCI HCD (USB 2.0) support
  Depends on: USB_SUPPORT [=y] && USB [=y] && HAS_DMA [=y] && HAS_IOMEM [=y]
  Location:
    -> Device Drivers
      -> USB support (USB_SUPPORT [=y])
  模块化对应驱动：ehci-hcd.ko

    usb 2.0 设备端控制器：

    Symbol: USB_SSTAR_MSB250X_UDC [=m]
Type  : tristate
Defined at drivers/sstar/usb/gadget/udc/usb20/Kconfig:1
  Prompt: Sstar MSB250X USB 2.0 Device Controller
  Depends on: USB_SUPPORT [=y] && USB_GADGET [=m]
  Location:
    -> Device Drivers
      -> USB support (USB_SUPPORT [=y])
        -> USB Gadget Support (USB_GADGET [=m])
          -> USB Peripheral Controller
  模块化对应的驱动有：udc-msb250x.ko

    2.1.3. sdmmc

    Symbol: SSTAR_SDMMC [=m]                                                                                                        Type  : tristate
Defined at drivers/sstar/sdmmc/Kconfig:1
  Prompt: SStar SD/MMC Card Interface Support
  Depends on: SSTAR_DRIVERS [=y] && MMC [=m]
  Location:
    -> Device Drivers
      -> Sstar SoC platform drivers (SSTAR_DRIVERS [=y])
  模块化对应的驱动有：kdrv_sdmmc.ko

    2.1.4. crypto

    该模块主要用于加解密操作。

    Symbol: SSTAR_CRYPTO [=y]
Type  : tristate
Defined at drivers/sstar/crypto/Kconfig:1
  Prompt: SigmaStar Crypto driver
  Depends on: MSTAR_DRIVERS [=y]
  Location:
    -> Device Drivers
      -> SStar SoC platform drivers (MSTAR_DRIVERS [=y])
 模块化对应的驱动有：mdrv_crypto.ko

    2.2. 模块调频

    该章节所列举模块均支持频率的调节，主要是跟串流相关的模块会分为 调试接口 以及 正式接口。

    调试接口 支持 档位查看 以及 档位配置。

    该接口仅为用于调节合适时钟频率使用。展示的时钟分为两部分，时钟源档位，当前时钟频率，因模块时钟可能支持 divider，实际时钟可能为时钟源细分档位。

    该类接口需要确保 mi_debug 功能是开启的，例如需要开启VENC 的功能，需要确保 CONFIG_ENABLE_VENC_DEBUG 是开启的。

    正式接口 通过 modparam.json 来进行设定：

    在通过调试接口确认好时钟之后通过该接口配置，该接口支持 dualos 以及 purelinux 的设定，modparam.json 为统一初始化接口，详细使用方法请查看 mi_common 使用介绍。

    确认时钟档位的技巧

    时钟档位：模块时钟档位查看仅提供时钟源的档位，部分模块支持 divider，所以会有更多的时钟档位（基于时钟源分频），实际配置时，可先确认大的时钟源档位下是否满足需求，再细分配置更小的时钟档位

    模块处理任务需要的时钟频率会跟硬件处理的帧率、图像分辨率有关，所以没办法给出一个比较统一的公式化档位来预估时钟频率，所以目前的获取时钟频率的方式是不断的尝试进行档位配置，确认模块是否工作正常，逐步接近最终档位，大致可以分为下面几个步骤进行：

    1、在串好的完整场景下，以场景正常工作的情况为准，获取此时的基础时钟频率

    2、从最前端模块（sensor）开始调节时钟频率，需要基于基础时钟频率，由高档位往低档位进行，直到获取合适时钟

    如果模块出现帧率降低，或者出现fifo full 等问题，说明时钟频率已经到底了，此时需要将相关的时钟档位往高一档调；如果场景是硬件直连模式，可以将直连模式切换为 frame 模式，以避免前后级相互的影响

    3、将所获得的时钟频率增加余量

    因为该时钟频率为不断调试出来的频率，会趋于硬件在该场景处理的极限频率值，如果遇到带宽减少或者场景微调的情况，可能会出现模块处理的帧率不足，所以此时需要给第二步调出来的频率适当增加余量。

    2.2.1. sensor

    档位查看：

    / # cat /proc/mi_modules/mi_sensor/debug_hal/csi_clk0
[0] 432000000 <--
[1] 288000000
[2] 320000000
[3] 172000000
Current CLK:432000000

csi_clk0 对应sensor0，csi_clk1 对应sensor1

    档位配置：

    / # echo 226000000 > /proc/mi_modules/mi_sensor/debug_hal/csi_clk0
/ # cat /proc/mi_modules/mi_sensor/debug_hal/csi_clk0
[0] 432000000
[1] 288000000
[2] 320000000
[3] 172000000
Extend CLK 234000000:288000000 * 26 / 32

Extend CLK：代表有使用 dfs 进行细分档位

    正式接口：

    {
    "E_MI_MODULE_ID_SNR" :
    {
        "csi_clk": [234000000,234000000]
    }
}

csi_clk：这里面配置的两项分别代表：csi_clk0、csi_clk1

    2.2.2. vif

    档位查看：

    / # cat /proc/mi_modules/mi_vif/debug_hal/vif_clk
[0] 288000000 <--
[1] 240000000
[2] 192000000
[3] 320000000
Current CLK:288000000

    档位配置：

    / # echo 140000000 > /proc/mi_modules/mi_vif/debug_hal/vif_clk
/ # cat /proc/mi_modules/mi_vif/debug_hal/vif_clk
[0] 288000000
[1] 240000000
[2] 192000000
[3] 320000000
Extend CLK 144000000:192000000 * 24 / 32

    正式接口：

    {
    "E_MI_MODULE_ID_VIF" :
    {
        "vif_clk": 144000000
    }
}

    2.2.3. isp

    档位查看：

    / # cat /proc/mi_modules/mi_isp/debug_hal/isp_clk
[0] 288000000
[1] 240000000
[2] 192000000
[3] 320000000
Extend CLK:144000000 = 192000000 * 24 / 32

    档位配置：

    / # echo 123000000 > /proc/mi_modules/mi_isp/debug_hal/isp_clk
/ # cat /proc/mi_modules/mi_isp/debug_hal/isp_clk
[0] 288000000
[1] 240000000
[2] 192000000
[3] 320000000
Extend CLK:126000000 = 192000000 * 21 / 32

    正式接口：

    {
    "E_MI_MODULE_ID_ISP" :
    {
        "isp_clk": 126000000
    }
}

    2.2.4. scl

    档位查看：

    / # cat /proc/mi_modules/mi_scl/debug_hal/clk
[0] 144000000
[1] 192000000
[2] 216000000
[3] 240000000
[4] 288000000
[5] 320000000
ExtClock[121500000]:
[0] [144000000 * 27 / 32] =  121500000 <-------

    档位配置：

    / # echo 152000000 >  /proc/mi_modules/mi_scl/debug_hal/clk
/ # cat /proc/mi_modules/mi_scl/debug_hal/clk
[0] 144000000
[1] 192000000
[2] 216000000
[3] 240000000
[4] 288000000
[5] 320000000
ExtClock[152000000]:
[1] [192000000 * 26 / 32] =  156000000 <-------

    正式接口：

    {
    "E_MI_MODULE_ID_SCL" :
    {
        "u32FClk1RateHz": 156000000
    }
}

    2.2.5. venc

    档位查看：

    / # cat /proc/mi_modules/mi_venc/debug_hal/ven_clock

-------VENC Device [0]---------
 345000000 <--
 323400000
 301800000
 288000000
 270000000
 240000000
 216000000
 192000000
 174000000
 162000000
 144000000
 120000000
Current CLK: 345000000  (dfs=32/32, source=345000000)
/ # cat /proc/mi_modules/mi_venc/debug_hal/ven_clock_2nd

-------VENC Device [0]---------
 432000000 <--
 405000000
 384000000
 360000000
 345000000
 320000000
 288000000
 261000000
 234000000
 216000000
 189000000
 162000000
Current CLK: 432000000  (dfs=32/32, source=432000000)

    档位配置：

    / # echo 286000000 > /proc/mi_modules/mi_venc/debug_hal/ven_clock
/ # cat /proc/mi_modules/mi_venc/debug_hal/ven_clock

-------VENC Device [0]---------
 345000000
 323400000
 301800000
 288000000 <--
 270000000
 240000000
 216000000
 192000000
 174000000
 162000000
 144000000
 120000000
Current CLK: 288000000  (dfs=32/32, source=288000000)

# ven_clock_2nd 为 ven_clock 的 1.26 倍
/ # echo 355000000 > /proc/mi_modules/mi_venc/debug_hal/ven_clock_2nd
/ # cat /proc/mi_modules/mi_venc/debug_hal/ven_clock_2nd

-------VENC Device [0]---------
 432000000
 405000000
 384000000
 360000000 <--
 345000000
 320000000
 288000000
 261000000
 234000000
 216000000
 189000000
 162000000
Current CLK: 360000000  (dfs=30/32, source=384000000)

    正式接口：

    {
    "E_MI_MODULE_ID_VENC" :
    {
        "ven_clock": 288000000,
        "ven_clock_2nd": 360000000
    }
}

    2.2.6. jpe

    档位查看：

    / # cat /proc/mi_modules/mi_venc/debug_hal/jpe_clock
-------Device 0---------
 288000000 <--
 261000000
 240000000
 216000000
 192000000
 168000000
 144000000
 120000000
Current CLK: 288000000  (dfs=32/32, source=288000000)

    档位配置：

    / # echo 266000000 >  /proc/mi_modules/mi_venc/debug_hal/jpe_clock
/ # cat  /proc/mi_modules/mi_venc/debug_hal/jpe_clock
-------Device 0---------
 288000000 <--
 261000000
 240000000
 216000000
 192000000
 168000000
 144000000
 120000000
Current CLK: 288000000  (dfs=32/32, source=288000000)

    正式接口：

    {
    "E_MI_MODULE_ID_VENC" :
    {
        "jep_clock": 288000000
    }
}

    2.2.7. ipu

    档位查看：

    / # cat  /proc/mi_modules/mi_ipu/debug_hal/freq
current ipu clock frequency: 400MHz
available frequency:
600MHz
500MHz
400MHz
300MHz

    档位配置：

    / # echo 500 >  /proc/mi_modules/mi_ipu/debug_hal/freq
/ # cat  /proc/mi_modules/mi_ipu/debug_hal/freq
current ipu clock frequency: 500MHz
available frequency:
600MHz
500MHz
400MHz
300MHz

    正式接口：

    {
    "E_MI_MODULE_ID_IPU" :
    {
        "ipu_clk": 400000000
    }
}

    2.2.8. ive

    档位查看：

    / # cat /proc/mi_modules/mi_ive/debug_hal/ive_clk

---------- IVE clock -----------
288000000 <--
216000000
384000000
432000000 od
Current CLK: 288000000 dfs(0/0, source=288000000)

    档位配置：

    / # echo 266000000 > /proc/mi_modules/mi_ive/debug_hal/ive_clk
/ # cat /proc/mi_modules/mi_ive/debug_hal/ive_clk

---------- IVE clock -----------
288000000 <--
216000000
384000000
432000000 od
Current CLK: 288000000 dfs(0/0, source=288000000)

    正式接口：

    {
    "E_MI_MODULE_ID_IVE" :
    {
        "ive_clk": 288000000
    }
}

    2.2.9. ldc

    档位查看：

    / # cat /proc/mi_modules/mi_ldc/debug_hal/ldc_clock
--------- device[0] ---------
384000000 <----
216000000
172000000
123400000
432000000
Current CLK: 384000000

    档位配置：

    / # echo 244000000 > /proc/mi_modules/mi_ldc/debug_hal/ldc_clock
/ # cat /proc/mi_modules/mi_ldc/debug_hal/ldc_clock
--------- device[0] ---------
[0] 384000000 <----
[1] 216000000
[2] 172000000
[3] 123400000
[4] 432000000
Current CLK: 252000000 (dfs=21/32, source=384000000)

    正式接口：

    {
    "E_MI_MODULE_ID_LDC" :
    {
        "ldc_clk": 252000000
    }
}

    2.3. cpu

    cpu 调频目前是通过linux 的cpufreq 子系统进行的，所以这边主要会对 cpufreq 开出来的接口做介绍。

    需要确保有开启配置 CONFIG_MS_CPU_FREQ。

    需要确保IDAC功能有开启CONFIG_SSTAR_VOLTAGE_IDAC_CTRL

    CPU频率支持的调节策略需要增加userspace模式CONFIG_CPU_FREQ_GOV_USERSPACE

    2.3.1. 节点介绍

    节点路径：/sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0

    节点名 作用
    cpuinfo_cur_freq CPU当前正在运行的工作频率，一般与scaling_cur_freq相等
    cpuinfo_max_freq CPU能够支持的最高工作频率
    cpuinfo_min_freq CPU能够支持的最低工作频率
    scaling_available_frequencies 调节器支持的频率档位：
    600000 800000 1000000
    scaling_cur_freq 调节器决定的当前CPU工作频率
    scaling_available_governors 支持的调节策略：
    1. performance：性能优先模式，不考虑耗电，只用最高频率
    2. powersave：节能模式，通常以最低频率运行
    3. userspace：用户自定义模式， 支持在用户空间手动调节频率
    4. ondemand：按需模式，定期检查负载，根据负载来调节频率
    5. schedutil：根据CPU的实时负载动态调整频率，以平衡性能和能效
    scaling_governor 查看当前调节策略以及设定调节策略，默认为 ondemand
    scaling_max_freq 调节器支持的最高CPU工作频率
    scaling_min_freq 调节器支持的最低CPU工作频率
    scaling_setspeed 如果选择的调节策略为 userspace，那么可以设置CPU的工作主频为某个值

    2.3.2. 配置约束

    1. scaling_min_freq必须小于等于scaling_max_freq
    2. scaling_min_freq必须大于等于cpuinfo_min_freq
    3. scaling_max_freq必须小于等于cpuinfo_max_freq
    4. scaling_setspeed必须在scaling_min_freq和scaling_max_freq范围内

    2.3.3. 设置频率

    # 配置当前的 governor 为 userspace
/sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0/ # echo userspace > scaling_governor

# 确认需要配置的频率是否在范围内：
/sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0 # cat scaling_min_freq
800000
/sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0 # cat scaling_max_freq
1200000

# 配置当前的频率
/sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0 # echo  1000000 > scaling_setspeed
/sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0 # cat scaling_cur_freq
1000000