Linux核心regulator架構和編寫

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電源種類介紹

      （百度百科）LDO是low dropout regulator，意為低壓差線性穩壓器，是相對於傳統的線性穩壓器來說的。傳統的線性穩壓器，如78xx系列的晶片都要求輸入電壓要比輸出電壓高出2v~3V以上，否則就不能正常工作。但是在一些情況下，這樣的條件顯然是太苛刻了，如5v轉3.3v,輸入與輸出的壓差只有1.7v，顯然是不滿足條件的。針對這種情況，才有了LDO類的電源轉換晶片。Ldo適合電壓要求比較穩,但是功率不是很大的裝置。

BUCK電路，降壓式變換電路。就是一種DC-DC轉換器，簡單的講就是通過震蕩電路將一直流電壓轉變為一高頻電源，然後通過脈衝變壓器、整流濾波迴路輸出需要的直流電壓，類似於開關電源

 

資料結構

 

 structregulator_dev {

       structregulator_desc *desc;

       structlist_head list; // regulator通過此結構掛到regulator_list鏈表中

       structlist_head consumer_list; //此regulator負責供電的裝置列表

 

       structregulation_constraints *constraints;

       structregulator *supply;   父regulator的指標

};

 

regulator_list全域變數 每註冊一個regulator都會掛到這裡

regulator_map_list全域變數 每註冊一個consumer都會掛到這裡

 

編寫驅動的步驟

 

概述

       核心裡pmu驅動和regulator驅動大多是混合在一起寫的，很不好。比如把regulator_init_data放到platform的driver data裡傳進去。

 

一般來講，一款soc會有配套有限數量的pmu。regulator作為pmu的抽象層。供電線路分為pmu直接供電和mtcmos供電。mtcmos也是pmu的一路作為父電源進行供電，但是mtcmos是soc片上的供電線路。比如mtcmos用pmu的一路buck供電，但是usb，sd，pcie分別用了3路mtcmos進行供電。

 

    每路供電節點都是一個regulator。如果不考慮mtcmos情況，通常都是一級供電。也就是說，從pmu出來一個regulator下面掛接的就是consumer，而不是多個regulator級聯。

 

     如果出現級聯的regulator，可以在regulator_desc的supply_name欄位設定上級regulator。

 

 

推薦的寫法是，regulator本身用什麼實質內容都沒有的platform dev和driver註冊，在probe裡註冊regulator。只有regulator ops才會調用真正的pmu驅動。這樣實現了適配層和具體驅動分離的原則。

 

自訂regulator id格式

regulator_desc有一個成員是id。這個id在區分不同的regulator裡沒有什麼作用，因為regulator都是通過name字串來尋找和區分的。id的作用集中表現在ops函數指標數組裡。一個PMU晶片通常有多路供電，但是一類供電（如buck）使用同一組ops函數指標數組通常是相同的。但是實際不同的regulator設定的寄存器和方法是有差異的。所以通過id進行區分。通常把id作為offset使用。把寄存器和操作方法放到數組裡，這樣利用id從數組得到資訊，避免了使用大量的if和switch case語句。

      

struct regulator_desc {

       const char*name;

       const char*supply_name;

       int id;

…

};

       更最佳化的一些方法可以是，id的有些bit表示pmu或者regulator本身的資訊索引，而另外一些bit表示位移。這樣，一個系列的多個PMU晶片可能複用同一套regulator適配層代碼。操作資訊可以按照 func[pmu_id][offset]二位元組進行。這些使用方法都是靈活的。

 

獲得id的函數

int rdev_get_id(struct regulator_dev *rdev)

{

       returnrdev->desc->id;

}

 

step1 準備ops

         雖然arm soc pmu通常多達幾十路供電，但是ops數量不多，一般一類裝置同用一組ops函數，常見的類別有buck ops和ldo ops。ops函數的入參是(struct regulator_dev *)，所以可以根據regulator_dev得到具體的id資訊，進行不同的寄存器操作。

int offset = rdev_get_id(rdev);

 

理論上講，一個pmu所有的regulator可以用同一組ops，然後用id區分操作。另一個極端是每個regulator用一組不同的ops。不過為了代碼複用和解耦合，通常是一類regulator用一組ops。

 例子：

 static structregulator_ops max8660_ldo5_ops = {

        .list_voltage = max8660_ldo5_list,

        .set_voltage = max8660_ldo5_set,

        .get_voltage = max8660_ldo5_get,

};

 

step2 準備consumer

代碼例子：

static struct regulator_consumer_supplylp3974_buck3_consumer[] = {

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

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

};

 

 

consumer指的是regulator樹上的葉子節點。regulator_consumer_supply數組作為為regulator_init_data的成員。

      consumer的名字是需要提供給各模組使用的，如上面代碼的“vdet”。所以如果是系列soc的代碼，最好這個名字不能帶有pmu晶片型號或者soc型號，因為同樣的模組，如usb控制器，很可能系列soc上的都一樣，驅動也是複用的。不可能每換個soc就全盤適配regulator。所以這種情況下最好命名為”myregulator-usb”之類。這樣換了pmu或者soc，只要用regulator_get(dev, ”myregulator-usb”)總能適應各種情況，就不需要修改驅動。

 

step3 準備regulator_desc

注意regulator_register的時候，regulator_desc和regulator_init_data是一一匹配的。所以regulator_desc數組和regulator_init_data數組的順序要保持一致。

 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,

       }, {

 

另外還有一種寫法，可以用用定義的枚舉作為index，按順序填寫數組。只要regulator_desc數組和regulator_init_data數組都用同樣的枚舉做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  準備regulator_init_data

有的驅動程式將 regulator_init_data放入platform_data，不推薦。Regulator應該和pmu的驅動程式分開。只需要在ops裡調用pmu的操作函數就可以。

regulator_init_data應該也是結構體數組，和regulator_desc結構體數組一一匹配。

 

  注意constraints的name欄位在尋找regulator的時候，有比regulator_desc更高的優先順序。不推薦在constraints寫name。

 

其中的一段如下。

 

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  準備註冊regulator

最簡單的platform註冊就可以，只需要在probe裡把regulator都註冊上。

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裡註冊device和driver就可以。

platform_device_register(&my_regulator_dev)

platform_driver_register(&my_regulator_driver);

regulator使用

總體來說就是先調用regulator_get供電節點的名字，得到regulator指標，然後調用ops函數集。舉例如下：

 

regulator = regulator_get(dev, “my_usb”)；

就會返回usb名字供電的regulator。

開啟和關閉校準器（regulator）API如下。

int regulator_enable(regulator);

int regulator_disable(regulator);

還有其他一些函數，參見struct regulator_ops。常見的有

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 *);

 

};

核心程式碼分析註冊regulator，包括設定supply和consumer

/**

 *regulator_register - register regulator

 *@regulator_desc: 就是regulator_desc

 * @dev:

 * @init_data: 就是regulator_init_data

 * @driver_data:使用者私人資訊，不推薦，設定為NULL就可以

 * @of_node:device tree可以設定regulator的樹狀結構，先不考慮).

 */

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)

{

 

// 編寫驅動只要提供regulator_desc和regulator_init_data就可以，分配regulator_dev結構在這裡

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

 

//初始化regulator_dev結構

 

// 設定constraints

       ret =set_machine_constraints(rdev, constraints);

 

// 如果此regulator有父regulator，設定父regulator. 優先選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字串在regulator_list尋找， 如果找到，就把本regulator加入到上級的consumer_list

              r =regulator_dev_lookup(dev, supply);

              ret= set_supply(rdev, r);

              ...

       }

 

       /*

       首先檢查regulator_map_list全域變數裡有沒有衝突或者重複的。如果沒有為consumer申請struct regulator_map，

       然後設定regulator_map的regulator設定為本regulator，同時用regulator_map記錄父子資訊，

       並且把regulator_map加入到regulator_map_list全域變數裡。

        */

       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);

              }

       }

 

       //將本regulator加入到全域regulator_list

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

}

 

regulator_desc和regulator_init_data的name重複欄位

Regulator的name在struct regulator_init_data的constraints->name欄位可以定義，也可以在regulator_desc的name欄位定義。但是constraints->name優先順序更高。

 

regulator_register-》regulator_dev_lookup-》rdev_get_name裡代碼如下：

 

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);     //所有regulator都註冊在這個鏈表裡

上級電源supply重複欄位

除了name，regulator_desc->supply_name和regulator_init_data->supply_regulator也是重複的，都是指向上級regulator的指標，regulator_init_data優先順序更高，可以在regulator_register裡看到代碼如下

      if (init_data &&init_data->supply_regulator)

              supply= init_data->supply_regulator;

       else if(regulator_desc->supply_name)

              supply= regulator_desc->supply_name;