Linux内核regulator架构和编写

Posted 2020-09-14 cynchanpin

电源种类介绍

      （百度百科）LDO是low dropout regulator，意为低压差线性稳压器，是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器，如78xx系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2v~3V以上。否则就不能正常工作。可是在一些情况下，这种条件显然是太苛刻了，如5v转3.3v,输入与输出的压差仅仅有1.7v。显然是不满足条件的。针对这种情况。才有了LDO类的电源转换芯片。

Ldo适合电压要求比較稳,可是功率不是非常大的设备。

BUCK电路。降压式变换电路。

就是一种DC-DC转换器，简单的讲就是通过震荡电路将一直流电压转变为一高频电源，然后通过脉冲变压器、整流滤波回路输出须要的直流电压，类似于开关电源

 

数据结构

 

 structregulator_dev {

       structregulator_desc *desc;

       structlist_head list; // regulator通过此结构挂到regulator_list链表中

       structlist_head consumer_list; //此regulator负责供电的设备列表

 

       structregulation_constraints *constraints;

       structregulator *supply;   父regulator的指针

};

 

regulator_list全局变量 每注冊一个regulator都会挂到这里

regulator_map_list全局变量 每注冊一个consumer都会挂到这里

 

编写驱动的步骤

 

概述

       内核里pmu驱动和regulator驱动大多是混合在一起写的。非常不好。比方把regulator_init_data放到platform的driver data里传进去。

 

一般来讲。一款soc会有配套有限数量的pmu。regulator作为pmu的抽象层。供电线路分为pmu直接供电和mtcmos供电。mtcmos也是pmu的一路作为父电源进行供电。可是mtcmos是soc片上的供电线路。

比方mtcmos用pmu的一路buck供电。可是usb，sd，pcie分别用了3路mtcmos进行供电。

 

    每路供电节点都是一个regulator。

假设不考虑mtcmos情况。通常都是一级供电。

也就是说，从pmu出来一个regulator以下挂接的就是consumer。而不是多个regulator级联。

 

     假设出现级联的regulator，能够在regulator_desc的supply_name字段设置上级regulator。

 

 

推荐的写法是。regulator本身用什么实质内容都没有的platform dev和driver注冊，在probe里注冊regulator。仅仅有regulator ops才会调用真正的pmu驱动。

这样实现了适配层和详细驱动分离的原则。

 

自己定义regulator id格式

regulator_desc有一个成员是id。这个id在区分不同的regulator里没有什么作用，由于regulator都是通过name字符串来查找和区分的。id的作用集中表如今ops函数指针数组里。

一个PMU芯片通常有多路供电，可是一类供电（如buck）使用同一组ops函数指针数组一般是同样的。可是实际不同的regulator设置的寄存器和方法是有差异的。

所以通过id进行区分。通常把id作为offset使用。把寄存器和操作方法放到数组里，这样利用id从数组得到信息，避免了使用大量的if和switch case语句。

      

struct regulator_desc {

       const char*name;

       const char*supply_name;

       int id;

…

};

       更优化的一些方法能够是，id的有些bit表示pmu或者regulator本身的信息索引，而另外一些bit表示偏移。这样，一个系列的多个PMU芯片可能复用同一套regulator适配层代码。操作信息能够依照 func[pmu_id][offset]二位数组进行。

这些用法都是灵活的。

 

获得id的函数

int rdev_get_id(struct regulator_dev *rdev)

{

       returnrdev->desc->id;

}

 

step1 准备ops

         尽管arm soc pmu通常多达几十路供电。可是ops数量不多。一般一类设备同用一组ops函数，常见的类别有buck ops和ldo ops。ops函数的入參是(struct regulator_dev *)，所以能够依据regulator_dev得到详细的id信息，进行不同的寄存器操作。

int offset = rdev_get_id(rdev);

 

理论上讲，一个pmu全部的regulator能够用同一组ops，然后用id区分操作。还有一个极端是每一个regulator用一组不同的ops。只是为了代码复用和解耦合，一般是一类regulator用一组ops。

 样例：

 static structregulator_ops max8660_ldo5_ops = {

        .list_voltage = max8660_ldo5_list,

        .set_voltage = max8660_ldo5_set,

        .get_voltage = max8660_ldo5_get,

};

 

step2 准备consumer

代码样例：

static struct regulator_consumer_supplylp3974_buck3_consumer[] = {

   REGULATOR_SUPPLY("vdet", "s5p-sdo"),

   REGULATOR_SUPPLY("vdd_reg", "0-003c"),

};

 

 

consumer指的是regulator树上的叶子节点。

regulator_consumer_supply数组作为为regulator_init_data的成员。

      consumer的名字是须要提供给各模块使用的。如上面代码的“vdet”。所以假设是系列soc的代码，最好这个名字不能带有pmu芯片型号或者soc型号，由于相同的模块，如usb控制器。非常可能系列soc上的都一样，驱动也是复用的。不可能每换个soc就全盘适配regulator。所以这样的情况下最好命名为”myregulator-usb”之类。

这样换了pmu或者soc，仅仅要用regulator_get(dev, ”myregulator-usb”)总能适应各种情况，就不须要改动驱动。

 

step3 准备regulator_desc

注意regulator_register的时候，regulator_desc和regulator_init_data是一一匹配的。所以regulator_desc数组和regulator_init_data数组的顺序要保持一致。

 static structregulator_desc regulators[] = {

       {

              .name         = "LDO2",

              .id         = MAX8998_LDO2,

              .ops             = &max8998_ldo_ops,

              .type            =REGULATOR_VOLTAGE,

              .owner        = THIS_MODULE,

       }, {

              .name         = "LDO3",

              .id         = MAX8998_LDO3,

              .ops             = &max8998_ldo_ops,

              .type            = REGULATOR_VOLTAGE,

              .owner        = THIS_MODULE,

       }, {

 

另外另一种写法。能够用用定义的枚举作为index，按顺序填写数组。

仅仅要regulator_desc数组和regulator_init_data数组都用相同的枚举做index，那肯定是一一匹配的。

 

 static structregulator_desc regulators[] = {

       [REG0] = {

              .name         = "LDO2",

              .id         = MAX8998_LDO2,

              .ops             = &max8998_ldo_ops,

              .type            = REGULATOR_VOLTAGE,

              .owner        = THIS_MODULE,

       },

[REG1] = {

              .name         = "LDO3",

              .id         = MAX8998_LDO3,

              .ops             = &max8998_ldo_ops,

              .type            = REGULATOR_VOLTAGE,

              .owner        = THIS_MODULE,

       }, {

 

step4  准备regulator_init_data

有的驱动程序将 regulator_init_data放入platform_data。不推荐。

Regulator应该和pmu的驱动程序分开。

仅仅须要在ops里调用pmu的操作函数就能够。

regulator_init_data应该也是结构体数组。和regulator_desc结构体数组一一匹配。

 

  注意constraints的name字段在查找regulator的时候，有比regulator_desc更高的优先级。不推荐在constraints写name。

 

当中的一段例如以下。

 

static struct regulator_init_data lp3974_buck3_data ={

   .constraints  = {

      .name      = "VCC_1.8V",

      .min_uV       = 1800000,

      .max_uV       = 1800000,

      .apply_uV  = 1,

      .always_on = 1,

      .state_mem = {

          .enabled   = 1,

       },

    },

   .num_consumer_supplies = ARRAY_SIZE(lp3974_buck3_consumer),

   .consumer_supplies = lp3974_buck3_consumer,

};

step5  准备注冊regulator

最简单的platform注冊就能够，仅仅须要在probe里把regulator都注冊上。

static int my_regulator_probe (struct platform_device*pdev)

{

       int i。

       for(i = 0;i < MAX ; i ++)

{

regulator_register(&regulator_desc[i], &pdev->dev,regulator_init_data[i], NULL, NULL);

}

}

 

static struct platform_device my_regulator_dev = {

       .name =“my_regulator”,

};

static struct platform_driver my_regulator_driver = {

       .driver ={

              .name= " my_regulator ",

              .owner= THIS_MODULE,

       },

       .probe =my_regulator_probe,

       .remove =__devexit_p(my_regulator__remove),

};

在module_init里注冊device和driver就能够。

platform_device_register(&my_regulator_dev)

platform_driver_register(&my_regulator_driver);

regulator使用

整体来说就是先调用regulator_get供电节点的名字，得到regulator指针，然后调用ops函数集。

举比例如以下：

 

regulator = regulator_get(dev, “my_usb”)。

就会返回usb名字供电的regulator。

打开和关闭校准器（regulator）API例如以下。

int regulator_enable(regulator);

int regulator_disable(regulator);

还有其它一些函数。參见struct regulator_ops。

常见的有

struct regulator_ops {

       /* get/setregulator voltage */

       int(*set_voltage) (struct regulator_dev *, int min_uV, int max_uV,

                         unsigned *selector);

 

       int(*get_voltage) (struct regulator_dev *);

 

       /* get/setregulator current  */

       int(*set_current_limit) (struct regulator_dev *,

                             int min_uA, int max_uA);

       int(*get_current_limit) (struct regulator_dev *);

       /*enable/disable regulator */

       int(*enable) (struct regulator_dev *);

       int(*disable) (struct regulator_dev *);

       int(*is_enabled) (struct regulator_dev *);

 

};

内核代码分析

注冊regulator，包含设置supply和consumer

/**

 *regulator_register - register regulator

 *@regulator_desc: 就是regulator_desc

 * @dev:

 * @init_data: 就是regulator_init_data

 * @driver_data:用户私有信息，不推荐，设置为NULL就能够

 * @of_node:device tree能够设置regulator的树状结构，先不考虑).

 */

struct regulator_dev *regulator_register(structregulator_desc *regulator_desc,

       structdevice *dev, const struct regulator_init_data *init_data,

       void*driver_data, struct device_node *of_node)

{

 

// 编写驱动仅仅要提供regulator_desc和regulator_init_data就能够，分配regulator_dev结构在这里

       rdev =kzalloc(sizeof(struct regulator_dev), GFP_KERNEL);

 

//初始化regulator_dev结构

 

// 设置constraints

       ret =set_machine_constraints(rdev, constraints);

 

// 假设此regulator有父regulator，设置父regulator. 优先选init_data

       if(init_data && init_data->supply_regulator)

              supply= init_data->supply_regulator;

       else if(regulator_desc->supply_name)

              supply= regulator_desc->supply_name;

 

       if(supply) {

              //用name字符串在regulator_list查找， 假设找到，就把本regulator增加到上级的consumer_list

              r =regulator_dev_lookup(dev, supply);

              ret= set_supply(rdev, r);

              ...

       }

 

       /*

       首先检查regulator_map_list全局变量里有没有冲突或者反复的。假设没有为consumer申请struct regulator_map，

       然后设置regulator_map的regulator设置为本regulator。同一时候用regulator_map记录父子信息，

       而且把regulator_map增加到regulator_map_list全局变量里。

        */

       if(init_data) {

              for(i = 0; i < init_data->num_consumer_supplies; i++) {

                     ret= set_consumer_device_supply(rdev,

                            init_data->consumer_supplies[i].dev_name,

                            init_data->consumer_supplies[i].supply);

              }

       }

 

       //将本regulator增加到全局regulator_list

       list_add(&rdev->list,&regulator_list);

}

 

regulator_desc和regulator_init_data的name反复字段

Regulator的name在struct regulator_init_data的constraints->name字段能够定义，也能够在regulator_desc的name字段定义。可是constraints->name优先级更高。

 

regulator_register-》regulator_dev_lookup-》rdev_get_name里代码例如以下：

 

static const char *rdev_get_name(struct regulator_dev*rdev)

{

    if(rdev->constraints && rdev->constraints->name)

       returnrdev->constraints->name;

    else if(rdev->desc->name)

       returnrdev->desc->name;

    else

       return"";

}

 

static LIST_HEAD(regulator_list);     //全部regulator都注冊在这个链表里

上级电源supply反复字段

除了name。regulator_desc->supply_name和regulator_init_data->supply_regulator也是反复的，都是指向上级regulator的指针，regulator_init_data优先级更高，能够在regulator_register里看到代码例如以下

      if (init_data &&init_data->supply_regulator)

              supply= init_data->supply_regulator;

       else if(regulator_desc->supply_name)

              supply= regulator_desc->supply_name;