驱动开发硬核特训 · Day 22（下篇）： # 深入理解 Power-domain 框架：概念、功能与完整代码剖析

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一、Power-domain 框架基础概念

✏️ 什么是 Power-domain？

在 Linux 内核中，Power-domain（电源域） 是指一组硬件模块的逻辑集合，这些模块可以被统一控制电源状态（上电、断电）。

Linux 内核通过 Generic Power Domain Framework（GENPD） 来统一管理所有 Power-domain 的创建、绑定与控制。

📚 标准定义总结：

Power-domain 是对硬件供电关系的逻辑抽象，GENPD框架负责统一管理不同电源域的开关操作。

✅ 注意：

• Power-domain 是一种逻辑划分
• GENPD 是实现这一功能的具体框架

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二、为什么需要 Power-domain？

随着 SoC 集成度越来越高，比如 CPU、GPU、VPU、ISP、Camera Controller 都集成在一起，需要按功能模块独立开关电源以节能。

所以：

• 如果模块没在使用，应当及时断电
• 不同模块有不同的电源依赖关系
• 需要统一调度开关，保证系统稳定

这就是 Power-domain 和 GENPD 框架存在的意义。

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三、Power-domain 的核心功能

核心功能	详细描述
统一开关电源域	通过标准接口 pm_genpd_power_on() / pm_genpd_power_off()
自动状态管理	动态检测设备使用情况，空闲时关闭电源
支持子设备层次绑定	一个电源域下可以管理多个子设备
与 Runtime PM 框架协同	设备运行时自动 suspend/resume 控制电源域
与系统挂起唤醒流程集成	支持 suspend/resume 流程统一管理域状态

✅ 小结：Power-domain 是系统电源管理的中层调度器，连接上层电源策略和底层电源硬件。

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四、Power-domain 框架核心结构

🔎 关键数据结构：struct generic_pm_domain

struct generic_pm_domain {
    const char *name;
    struct dev_pm_domain domain;
    struct list_head gpd_list_node;

    int (*power_on)(struct generic_pm_domain *genpd);
    int (*power_off)(struct generic_pm_domain *genpd);

    struct list_head master_links;
    struct list_head slave_links;

    unsigned int device_count;
    unsigned int state;
    ...
};

主要字段解释：

字段	含义
name	电源域名字
domain	内嵌的标准 dev_pm_domain 结构
power_on/power_off	域上电/断电的回调函数
device_count	挂在域上的设备数
master_links/slave_links	电源域之间的依赖关系

✅ generic_pm_domain 是 GENPD 框架管理 Power-domain 的核心对象。

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五、Power-domain 框架工作流程

🔥 整体调用链流程

设备树 power-domains 属性绑定
    ↓
平台总线解析设备并注册
    ↓
GENPD框架注册电源域
    ↓
设备通过 pm_genpd_attach() 绑定电源域
    ↓
设备 runtime suspend/resume 调用 pm_runtime_put()/get()
    ↓
GENPD框架根据设备状态开关电源域
    ↓
执行 power_on()/power_off() 函数，操作底层硬件

✅ 小结：设备和电源域绑定后，电源域的开关完全由GENPD框架统一调度。

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六、设备树绑定配置

✏️ 示例：绑定GPU到一个电源域

gpu: gpu@0 {
    compatible = "fsl,imx8mq-gpu";
    power-domains = <&gpu_pd>;
};

gpu_pd: power-domain@1 {
    compatible = "fsl,imx8mq-gpu-pd";
    #power-domain-cells = <0>;
};

解释：

• gpu节点的 power-domains = <&gpu_pd>，表示 GPU设备属于 gpu_pd 这个电源域管理。
• gpu_pd节点定义了域的属性，通常需要配合一个平台特定的 driver 来注册 domain。

✅ 设备树是设备和电源域绑定关系的入口。

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七、真实代码剖析

1. 注册电源域

调用 of_genpd_add_provider_onecell() 注册：

struct generic_pm_domain **domains;
domains = devm_kzalloc(...);
of_genpd_add_provider_onecell(np, &data);

• onecell_data包含域指针数组
• 通过 index 查找域

✅ 这一步将设备树中定义的电源域注册到 GENPD 框架。

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2. 设备绑定电源域

设备驱动通常在 probe() 时绑定：

genpd = genpd_get_from_provider(dev);
pm_genpd_attach(dev, genpd, NULL);

• 查找对应电源域
• 调用 pm_genpd_attach() 绑定设备到域

✅ 绑定后，设备的 runtime PM操作（如 suspend/resume）会自动通知电源域。

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3. 电源域开关逻辑

开域：

int pm_genpd_power_on(struct generic_pm_domain *genpd)
{
    if (genpd->state == GENPD_STATE_ON)
        return 0;
    ret = genpd->power_on(genpd);
    genpd->state = GENPD_STATE_ON;
}

关域：

int pm_genpd_power_off(struct generic_pm_domain *genpd)
{
    if (genpd->state == GENPD_STATE_OFF)
        return 0;
    ret = genpd->power_off(genpd);
    genpd->state = GENPD_STATE_OFF;
}

✅ 实际的供电动作由 power_on() 和 power_off() 函数完成，比如：

• 通过调用 regulator enable/disable
• 通过 i2c 命令控制 PMIC

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八、典型实例分析：PCA9450 管理 GPU 电源域

📖 实例流程

1. 设备树 ：GPU节点绑定了gpu_pd电源域
2. 平台驱动 ：注册gpu_pd，并设置power_on/power_off接口
3. 驱动probe时 ：GPU设备调用pm_genpd_attach
4. 运行时管理 ：
   • GPU使用时，调用pm_runtime_get() → 域自动上电
   • GPU空闲时，调用pm_runtime_put() → 域自动断电
5. 实际供电动作：通过PCA9450的某一路Buck输出电源开关控制

✅ 从高层逻辑到底层硬件，一气呵成！

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九、小结与工程启示

主题	结论
Power-domain是框架吗？	✅ 是 GENPD 功能框架
可以归为子系统吗？	✅ 可以，属于电源管理子系统的一部分
管什么？	管理功能域的电源开关状态
怎么使用？	设备树描述 + 设备绑定 + runtime控制

✅ 学透 Power-domain 框架，你就掌握了 Linux 系统级电源控制的关键！

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🔥 最后总结一张图（记忆版）

[设备树 power-domains] → [GENPD 框架注册电源域] → [设备绑定域] → [runtime 调度开关] → [PMIC控制硬件电源]

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📺 视频教程请关注 B 站："嵌入式Jerry"

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