这篇是ARM电源管理系列文章中的一篇。
今天来看SCMI（System Control and Management Interface）。SCMI是用于系统管理的一组独立于操作系统的软件接口，包括以下几个方面：
- 电源域管理
- 性能管理
- 时钟管理
- 传感器管理
- 复位管理
- 电压域管理
这里提一句，电源域管理和电压域管理是两个不同的概念，所谓电源域管理指的是根据预先设计的低功耗状态来控制芯片/模块的电源开关等，而电压域管理指的是配置/控制芯片和模块的供电电压，比如实现动态调压。
在大规模SoC设计中，一般会把上面提到的系统管理用一个微控制器去处理，这样可以减轻应用处理器（ApplicationProcessor）的负载。在工作中，有时会把微控制器叫小core，应用处理器叫大core。这个微控制器对应的就是SCP（SystemControl Processor）概念，忘记的同学可以翻一下前面讲PCSA的文章，《ARM系列 -- PCSA（一）》和《ARM系列 -- PCSA（二）》。
在这套架构下，SCP接收AP的请求，并做出响应。也就是说AP与SCP之间需要相互通信。这就需要二者之间有一个通信的协议接口。参考下图，PSCI和MHU都已经讲过了，《ARM系列 -- PSCI》，《ARM系列 -- CSS Message Interface Protocols》今天要说的是SCMI。
SCMI主要规定了两个方面：
- 协议（protocols）：规定了组件之间支持的消息
- 传输（transports）：规范了消息如何在组件之间传递
SCMI的协议主要是为了协助操作系统做电源和性能管理，也就是协助完成OSPM（Operating System Power Management）。一般会把OS称为agent，而SCP及其管理的模块称为platform。下图是SCMI在系统里的示意图。
图中下方platform controller一般就是指SCP。AP发出SCMI命令，通过安全或者非安全通道发给SCP；SCP协调来自所有这些请求，并将硬件驱动到适当的电源或性能状态。图中上方部分，我们能看到，SCMI可以支持传感器，电源，电压，时钟，复位，性能的管理。
Agent与SCP之间通过传输通道（transport channel）来通信。一个agent至少要有一个专有的通道，通道不能和其它agent共享。通道是单向的，在A2P（agent to platform）通道上，agent是发起方；在P2A（platform to agent）通道上，platform是发起方。Agent与platform之间的通信可以采取中断机制，比如在P2A通道，当agent处理完platform的命令后可以发送一个中断给platform，以表示这个通道处于空闲状态，可以继续接收新的命令了。
下图，描述了agent与platform如何通过通道进行通信。A2P通道的消息，也称作命令，用于agent向platform发起请求。命令又分为同步命令和异步命令。P2A通道上的消息也可以分为两类：通知（notification）和延迟响应（delayed reponse）。同步命令会阻塞通道，在当前命令没有完成前，agent不能再发新的同步命令；异步命令则不会阻塞通道，SCP收到异步命令后会自行安排相应的后续管理操作，这样SCP可以接到异步命令后马上返回给agent一个响应，等命令完成后再返回一个额外的响应。
通道可以是标准的SCMI通道，或者是FastCHannel。FastChannel是一种轻型单向通道，专用于控制特定平台资源的单一SCMI消息类型。与标准通道不同，FastChannel不能用于承载多种消息类型，也不能显式控制多个平台资源。由于缺少多种消息类型及其标头要求，FastChannel可以为agent与platform通信提供潜在的低延迟机制。但是，与标准通道相比，FastChannel不能保证platform完成请求操作所需的时间较短。在当前的SCMI版本（3.0）中，FastChannel仅支持性能管理协议。通俗来说，就是FastChannel支持的消息类型少，且消息格式简单，所以传输延时会相对小一些，故名“快速”，但是也仅仅是传输快一些，并不能保证SCP完成请求的时间短。每个agent有自己专用的（可以是多个）通道，agent之间不能共享通道。SCP通过检查每个通道唯一的通道标识符来区分不同通道。
每个消息会带有一个8-bit的消息头信息（也叫协议ID，protocol_id），来标识不同类型的操作请求。重点关注0x10-0x17的这些协议，其它的都是保留协议，取决于系统中是否需要和具体的设计实现。
对于标准通道上的消息，消息头总共有32bit，从低位开始分别是：8bit的message_id；2bit的message_type；8bit的protocol_id；10bit的token；4bit的保留位。命令（同步和异步）的message_type是0；延迟响应的message_type是1；通知的message_type是2.
ARM定义了多种协议，用来辅助agent与platform之间的通信，比如电源管理，时钟管理等等。但是在实际设计中，可能并没有实现所有的协议。只有基本协议是必须支持的。所以agent首先要做的一件事，就是给platform发命令，去查询platform支持多少协议。这个过程叫做discovery（顺带提一句，ARM好像特别喜欢用discover这个词）。对于每组协议，都规定了哪些命令必须支持，哪些命令是可选项。
消息的返回码是负32bit的整数，具体含义如下：
前面铺垫完了，接下来简单列一些具体的协议消息都有哪些。
- 基本协议：
一个系统中可能包含多个agent，并不是所有的agent都可以通过基本协议命令来配置系统。ARM建议只有受信任的agent有此权限。如果agent没有权限，还发出了基本协议的命令，系统应当返回DENEID或者NOT_SUPPORTED类型的响应。
通知：
- 电源域管理协议：
此协议用于电源域的状态。
通知：
3. 系统电源管理协议：
此协议用于系统关闭，挂起，复位。
通知：
4. 性能域管理协议：
本组协议主要用于AP性能管理。性能域由一组始终必须以相同性能级别运行的设备构成。
通知：
5. 时钟管理协议：
与性能域管理协议不同，这部分是管理除CPU和GPU之外的其它外设。
延迟响应：
6. 传感器管理协议：
本协议主要用于管理平台传感器。
延迟响应：
通知：
7. 复位管理协议：
此协议用于复位平台里可以复位的模块。
延迟响应：
通知：
8. 电压域管理协议：
以上是SCMI的协议部分。关于传输，可以用共享存储方式来保存AP与SCP之间的消息。通信的流程可以采用中断，doorbell的方式，也可以采用轮询的方式去主动查询消息通道的状态。采用中断方式的通信流程如下图：
- 发起方必须确保通道是空闲的；
- 发起方将消息及其有效负载写入共享存储区域；
- 发起方通过更新通道状态将通道标记为忙碌；
- 发起方写doorbell寄存器，通知接收方共享存储区域中有一条消息等待处理；
- 接收方处理共享存储区域的命令；
- 接收方用与消息处理相关的任何返回数据更新共享存储区域；
- 接收方通过更新通道状态将通道标记为空闲；
- 接收方者向发起者发出中断，表示处理完成；
- 发起方处理共享存储区域的内容。
基于轮询机制的通信流程如下。与中断方式不同的是，接收方不会完成消息处理后不会给发起方发送中断，而是要靠发起方去轮询通道状态。
其实，这篇的一些内容与上一篇讲MHU的重合了。我猜，ARM可能是为了保持每篇文档的完整性，这里又唠叨了一遍。
原文链接：老秦谈芯
作者：老秦谈芯
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