Exynos TMU 커널 드라이버

exynos_tmu 커널 드라이버

이 문서는 ARM Samsung Exynos4 및 Exynos5 SoC 계열의 `exynos_tmu` 커널 드라이버를 설명합니다.

해당 칩의 데이터시트는 공개되어 있지 않습니다. 문서 저자는 Donggeun Kim과 Amit Daniel입니다.

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Kernel driver exynos_tmu
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Supported chips:

* ARM Samsung Exynos4, Exynos5 series of SoC

  Datasheet: Not publicly available

Authors: Donggeun Kim <dg77.kim@samsung.com>
Authors: Amit Daniel <amit.daniel@samsung.com>

TMU controller Description:
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온도 코드와 trimming 변환식

이 드라이버를 사용하면 Samsung Exynos4/5 SoC 내부 온도를 읽을 수 있습니다. 칩은 레지스터를 통해 측정된 8-bit temperature code 값만 노출하며, 실제 온도는 이 코드에서 계산합니다.

Temperature `T`를 temperature code `Tc`로 변환하는 식은 trimming 정보의 수에 따라 세 가지입니다. Two point trimming은 25도와 85도에서 측정한 두 기준점을 선형 보간하고, one point trimming은 25도 기준점 하나를 보정하며, trimming 정보가 없으면 고정 offset 50을 더합니다.

`TI1`은 `TRIMINFO` register에 저장된 25 degree Celsius의 trimming 정보이며, 25도에서 측정되어 변하지 않는 temperature code입니다. `TI2`는 같은 레지스터에 저장된 85 degree Celsius의 trimming 정보이며, 85도에서 측정되어 변하지 않는 temperature code입니다.

This driver allows to read temperature inside Samsung Exynos4/5 series of SoC.

The chip only exposes the measured 8-bit temperature code value
through a register.
Temperature can be taken from the temperature code.
There are three equations converting from temperature to temperature code.

The three equations are:
  1. Two point trimming::

        Tc = (T - 25) * (TI2 - TI1) / (85 - 25) + TI1

  2. One point trimming::

        Tc = T + TI1 - 25

  3. No trimming::

        Tc = T + 50

  Tc:
       Temperature code, T: Temperature,
  TI1:
       Trimming info for 25 degree Celsius (stored at TRIMINFO register)
       Temperature code measured at 25 degree Celsius which is unchanged
  TI2:
       Trimming info for 85 degree Celsius (stored at TRIMINFO register)
       Temperature code measured at 85 degree Celsius which is unchanged

TMU threshold와 interrupt

Exynos4/5의 TMU(Thermal Management Unit)는 온도가 사전에 정의한 level을 넘으면 interrupt를 생성합니다. 설정할 수 있는 threshold의 최대 수는 5개입니다.

각 level의 조건은 `current temperature > trigger_level_n + threshold`입니다. `threshold`와 각 `trigger_level`은 대응하는 register를 통해 설정합니다.

Interrupt가 발생하면 드라이버는 `exynos_report_trigger` 함수를 호출해 kernel thermal framework에 알립니다. `level_0`의 interrupt 조건도 설정할 수 있으며, cooling action을 동기화하는 데 사용할 수 있습니다.

TMU(Thermal Management Unit) in Exynos4/5 generates interrupt
when temperature exceeds pre-defined levels.
The maximum number of configurable threshold is five.
The threshold levels are defined as follows::

  Level_0: current temperature > trigger_level_0 + threshold
  Level_1: current temperature > trigger_level_1 + threshold
  Level_2: current temperature > trigger_level_2 + threshold
  Level_3: current temperature > trigger_level_3 + threshold

The threshold and each trigger_level are set
through the corresponding registers.

When an interrupt occurs, this driver notify kernel thermal framework
with the function exynos_report_trigger.
Although an interrupt condition for level_0 can be set,
it can be used to synchronize the cooling action.

Exynos thermal driver 구조

Exynos thermal driver는 TMU configuration data, TMU Driver, Exynos Core thermal wrapper의 세 부분으로 구성됩니다.

TMU configuration data는 `exynos_tmu_data.c`와 `exynos_tmu_data.h`에서 TMU Driver에 입력됩니다. TMU Driver는 `exynos_tmu.c`와 `exynos_tmu.h`에 있으며 Exynos Core thermal wrapper와 양방향으로 연동합니다.

Exynos Core thermal wrapper는 `exynos_thermal_common.c`와 `exynos_thermal_common.h`에 있으며, TMU Driver를 Kernel Core thermal framework의 `thermal_core.c`, `step_wise.c`, `cpufreq_cooling.c`와 연결합니다.

TMU driver description:
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The exynos thermal driver is structured as::

                                        Kernel Core thermal framework
                                (thermal_core.c, step_wise.c, cpufreq_cooling.c)
                                                                ^
                                                                |
                                                                |
  TMU configuration data -----> TMU Driver  <----> Exynos Core thermal wrapper
  (exynos_tmu_data.c)              (exynos_tmu.c)           (exynos_thermal_common.c)
  (exynos_tmu_data.h)              (exynos_tmu.h)           (exynos_thermal_common.h)

구성 요소별 역할

TMU configuration data는 `exynos_tmu_registers` 구조체로 설명되는 TMU register offset과 bitfield로 이루어집니다. 여러 `struct exynos_tmu_platform_data` member도 TMU 설정에 사용됩니다.

TMU driver는 TMU controller를 초기화하고 서로 다른 threshold를 설정합니다. 이어 `exynos_report_trigger`를 호출해 core thermal 구현을 실행합니다.

Exynos Core thermal wrapper는 Kernel core thermal framework를 사용하기 위한 세 wrapper function인 `exynos_unregister_thermal`, `exynos_register_thermal`, `exynos_report_trigger`를 제공합니다.

a) TMU configuration data:
                This consist of TMU register offsets/bitfields
                described through structure exynos_tmu_registers. Also several
                other platform data (struct exynos_tmu_platform_data) members
                are used to configure the TMU.
b) TMU driver:
                This component initialises the TMU controller and sets different
                thresholds. It invokes core thermal implementation with the call
                exynos_report_trigger.
c) Exynos Core thermal wrapper:
                This provides 3 wrapper function to use the
                Kernel core thermal framework. They are exynos_unregister_thermal,
                exynos_register_thermal and exynos_report_trigger.