以下文档旨在为在 K1 平台上适配其他 AMD 显卡的开发者提供参考指导。本文将以我们在适配 Radeon HD7350 显卡时对内核所做的改动为例，介绍所涉及的关键点，并解释这些修改背后的原因和考量。无论您正在适配与 HD7350 同一代的 GPU，还是其他 AMD GPU，此文档都可作为参考和指导。

1. 简介

Linux内核中的独立显卡驱动主要依托于DRM（Direct Rendering Manager）子系统，这是一个用于管理图形处理单元（GPU）资源的内核模块，旨在提供统一的接口以支持多种硬件设备。独立显卡驱动通常包括以下几个层次：

用户空间接口：通过 ioctl 等接口与用户空间的图形库（如 Mesa、X.Org、Wayland）进行交互。
DRM核心层：提供基础的框架和通用功能，如内存管理、调度、同步等。
硬件特定驱动模块：针对不同厂商和型号的显卡（如 NVIDIA、AMD、Intel 等）实现具体的硬件控制逻辑。

DRM 主要组件有：

DRM核心（DRM Core）：负责管理显卡设备的初始化、资源分配、内存管理及用户空间与内核空间的通信。提供通用的 API 接口，供具体硬件驱动调用。
驱动模块（Driver Modules）：针对不同品牌和型号的独立显卡，Linux 内核提供相应的驱动模块，如 nouveau（NVIDIA 开源驱动）、amdgpu（AMD 显卡驱动）等。这些模块实现硬件初始化、指令集管理、中断处理、功耗管理等具体功能。
GEM（Graphics Execution Manager）：提供图形内存对象的管理，支持显存的高效分配与共享。通过 GEM，用户空间应用可以创建和管理图形缓冲区，实现高效的图形渲染。
TTM（Translation Table Maps）：TTM 可以作为 GEM 的后端，负责显存与系统内存之间的映射与管理。主要用于处理内存压力和资源分配策略。
调度与同步：显卡驱动需要有效管理多任务的调度，确保各个图形任务的高效执行。使用同步机制（如 Fence）来协调内核与用户空间之间的操作顺序，避免资源冲突。
内存管理：负责显存的分配、映射与回收，确保内存资源的高效利用。支持零拷贝技术，减少数据在内核与用户空间之间的传输开销。

radeon 驱动结构框图：

2. 配置与修改

在将 AMD 显卡适配至 K1 平台时，往往需要对内核中显卡驱动、设备树(Device Tree)、地址映射、缓存策略、DMA 位宽以及中断管理等方面进行修改与调整。对于 RISC-V 架构平台，这些调整需要在理解 RISC-V 的内存管理和 PCIe 地址空间映射机制的前提下进行。本参考文档将从以下几个方面展开：

设备树解析与地址映射；
添加write-combining支持；
缓存属性与访问权限的调整；
DMA 地址宽度适配；
MSI 中断支持限制；
linux内核显卡驱动配置。

2.1 设备树与地址映射

设备树解析：

在设备树中，ranges属性用于定义地址映射关系，即如何将子设备的地址空间映射到父设备的地址空间。这个属性通常出现在需要进行地址转换的场景中，例如在外部总线或PCIe设备中。
pcie主控设备树节点的ranges属性的格式为一个数字矩阵，这里的 ranges 包含四个部分：属性、PCIe地址、CPU地址和地址长度。具体来说，其格式为 <地址属性，PCIe地址, CPU地址, 地址长度>。

diff --git a/arch/riscv/boot/dts/spacemit/k1-x.dtsi b/arch/riscv/boot/dts/spacemit/k1-x.dtsi
index 7ea166ca6fb0..fd978a379c37 100644
--- a/arch/riscv/boot/dts/spacemit/k1-x.dtsi
+++ b/arch/riscv/boot/dts/spacemit/k1-x.dtsi
@@ -2198,7 +2198,8 @@ pcie2_rc: pcie@ca800000 {
             #address-cells = <3>;
             #size-cells = <2>;
             ranges = <0x01000000 0x0 0xb7002000 0 0xb7002000 0x0 0x100000>,
-                 <0x02000000 0x0 0xa0000000 0 0xa0000000 0x0 0x17000000>;
+                 <0x42000000 0x0 0xa0000000 0 0xa0000000 0x0 0x10000000>,
+                 <0x02000000 0x0 0xb0000000 0 0xb0000000 0x0 0x7000000>; 
             interconnects = <&dram_range2>;
             interconnect-names = "dma-mem";

改动前：

映射的源地址是 0xa0000000，目标地址也是 0xa0000000，大小为 0x17000000（即 368 MB），该段地址空间的属性是MEM属性；

改动后：

第一段：源地址是 0xa0000000，目标地址是 0xa0000000，大小为 0x10000000（即 256 MB），该段地址空间的属性是MEM + 预取属性；
第二段：源地址是 0xb0000000，目标地址是 0xb0000000，大小为 0x7000000（即 112 MB），该段地址空间的属性是MEM属性；

对较大的显存区间进行区分（如将其中一部分标记为预取属性），优化访问性能。通过此变更，更合理地划分地址空间，提升特定段的访问性能（如预取加速）。

提示：K1平台上pcie2可以使用的地址空间的大小为384MB，包含了配置空间和BAR空间各个区域。在修改设备树时，可以参考现有的 GPU 映射示例，对比不同 GPU 型号的 BAR 地址范围，并适当修改映射区域。

2.2 添加wc(write-combining)支持

diff --git a/arch/riscv/include/asm/pci.h b/arch/riscv/include/asm/pci.h
index cc2a184cfc2e..9f6f59aff214 100644
--- a/arch/riscv/include/asm/pci.h
+++ b/arch/riscv/include/asm/pci.h
@@ -27,6 +27,10 @@ static inline int pcibus_to_node(struct pci_bus *bus)
 #endif
 #endif /* defined(CONFIG_PCI) && defined(CONFIG_NUMA) */
 
+#if defined(CONFIG_SOC_SPACEMIT_K1X)
+#define arch_can_pci_mmap_wc() 1
+#endif
+
 /* Generic PCI */
 #include <asm-generic/pci.h>

K1平台 pci 地址空间映射添加wc(write-combining)支持。

write_combine 生效需要资源本身有 IORESOURCE_PREFETCH 标志，所以结合上面设备树的修改，实现了将 PCI 资源映射到用户空间时，支持 write-combining 模式，从而提高显存访问效率。

2.3 缓存属性与访问权限设置

diff --git a/drivers/gpu/drm/radeon/radeon_ttm.c b/drivers/gpu/drm/radeon/radeon_ttm.c
index 4eb83ccc4906..4693119e2412 100644
--- a/drivers/gpu/drm/radeon/radeon_ttm.c
+++ b/drivers/gpu/drm/radeon/radeon_ttm.c
@@ -512,6 +512,8 @@ static struct ttm_tt *radeon_ttm_tt_create(struct ttm_buffer_object *bo,
     else
         caching = ttm_cached;
 
+    caching = ttm_write_combined;
     if (ttm_sg_tt_init(&gtt->ttm, bo, page_flags, caching)) {
         kfree(gtt);
         return NULL;

在 radeon_ttm_tt_create 接口中根据 rbo->flags 原本会选择不同的缓存模式（uncached/write-combined/cached）。默认的 caching 策略可能不适合 GPU 显存访问模式，通过强制使用write-combined，可以保证缓存的一致性。

diff --git a/drivers/gpu/drm/ttm/ttm_module.c b/drivers/gpu/drm/ttm/ttm_module.c
index b3fffe7b5062..1319178edf03 100644
--- a/drivers/gpu/drm/ttm/ttm_module.c
+++ b/drivers/gpu/drm/ttm/ttm_module.c
@@ -74,7 +74,8 @@ pgprot_t ttm_prot_from_caching(enum ttm_caching caching, pgprot_t tmp)
 #endif /* CONFIG_UML */
 #endif /* __i386__ || __x86_64__ */
 #if defined(__ia64__) || defined(__arm__) || defined(__aarch64__) || \
-    defined(__powerpc__) || defined(__mips__) || defined(__loongarch__)
+    defined(__powerpc__) || defined(__mips__) || defined(__loongarch__) \
+    || defined(__riscv)
     if (caching == ttm_write_combined)
         tmp = pgprot_writecombine(tmp);
     else

ttm_prot_from_caching 函数中引入 RISC-V 架构支持。当 caching = ttm_write_combined 时，会将相应页表属性设置为写合并模式。在 RISC-V 平台下，当缓存属性为写合并时，对应 PTE 能正确设置为非缓存或写合并的属性。

2.4 DMA 地址宽度 (dma_bits) 调整

diff --git a/drivers/gpu/drm/radeon/radeon_device.c b/drivers/gpu/drm/radeon/radeon_device.c
index afbb3a80c0c6..42e6510eccf0 100644
--- a/drivers/gpu/drm/radeon/radeon_device.c
+++ b/drivers/gpu/drm/radeon/radeon_device.c
@@ -1361,7 +1361,7 @@ int radeon_device_init(struct radeon_device *rdev,
      * AGP - generally dma32 is safest
      * PCI - dma32 for legacy pci gart, 40 bits on newer asics
      */
-    dma_bits = 40;
+    dma_bits = 32;
     if (rdev->flags & RADEON_IS_AGP)
         dma_bits = 32;
     if ((rdev->flags & RADEON_IS_PCI) &&

在驱动初始化时设置 dma_bits，原代码中 dma_bits = 40，表示 GPU 可访问到 1TB 内存。根据实际情况改为 dma_bits = 32，限制在 4GB 内存范围内。从原先的 40 位缩小到 32 位，缩小了DMA 位宽以提高稳定性。

对于其他 AMD 显卡，如若 GPU 本身不需要访问过大的物理内存空间，则可相应调整 dma_bits 来确保设备正常工作。

2.5 MSI 中断适配

diff --git a/drivers/gpu/drm/radeon/radeon_irq_kms.c b/drivers/gpu/drm/radeon/radeon_irq_kms.c
index c4dda908666c..f540529909d3 100644
--- a/drivers/gpu/drm/radeon/radeon_irq_kms.c
+++ b/drivers/gpu/drm/radeon/radeon_irq_kms.c
@@ -244,6 +244,10 @@ static bool radeon_msi_ok(struct radeon_device *rdev)
     /* MSIs don't work on AGP */
     if (rdev->flags & RADEON_IS_AGP)
         return false;
+#if IS_ENABLED(CONFIG_SOC_SPACEMIT_K1X)
+       /* Chips <= GCN1 cannot get MSI to work on K1 */
+       return false;
+#endif
 
     /*
      * Older chips have a HW limitation, they can only generate 40 bits

K1平台上某些旧架构 GPU 使用 MSI 中断可能导致中断无法正确触发。禁用 MSI 可以退回到传统中断模式，确保系统稳定运行。

提示：

如果您的 GPU 无法触发中断或系统在插入 GPU 后中断异常，可尝试禁用 MSI。
仅在必要时才禁用 MSI，如果平台支持 MSI，启用它通常能获得更好的性能和更低的延迟。

2.6 打开显卡驱动配置

diff --git a/arch/riscv/configs/k1_defconfig b/arch/riscv/configs/k1_defconfig
index 1e14a4a5c4f7..58dfdf05bfce 100644
--- a/arch/riscv/configs/k1_defconfig
+++ b/arch/riscv/configs/k1_defconfig
@@ -881,6 +881,8 @@ CONFIG_SPACEMIT_K1X_SENSOR_V2=y
 # CONFIG_DVB_CXD2099 is not set
 # CONFIG_DVB_SP2 is not set
 # CONFIG_DRM_DEBUG_MODESET_LOCK is not set
+CONFIG_DRM_RADEON=m
+CONFIG_DRM_RADEON_USERPTR=y
 CONFIG_DRM_SPACEMIT=y
 CONFIG_SPACEMIT_MIPI_PANEL=y
 CONFIG_SPACEMIT_HDMI=y

将linux内核对应显卡驱动的配置打开，在make menuconfig中配置成Y（build in）或者m（编译成模块）。

目前K1平台支持了 radeon 驱动（对应GCN 1.0 之前架构的AMD显卡）。对于较新的 AMD 显卡，包括 GCN 1.0 及之后的架构（Radeon Rx 系列及更高端的显卡），需要适配 amdgpu 驱动。在修改驱动代码之后，需要把对应的驱动配置打开。

1. 简介

2. 配置与修改

2.1 设备树与地址映射​

2.2 添加wc(write-combining)支持​

2.3 缓存属性与访问权限设置​

2.4 DMA 地址宽度 (dma_bits) 调整​

2.5 MSI 中断适配​

2.6 打开显卡驱动配置​