Linux内核regulator架构和编写

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Linux 内核 regulator架构和编写
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电源种类介绍
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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。
但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻，如5v转3.3v,输入与输出的压差只有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适合电压要求比较稳,但是功率不是很大的设备。
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,输出需要的直流电压，
类似于开关电源

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数据结构
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 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 每注册一个regulator都会挂到这里
regulator_map_list全局变量 每注册一个consumer都会挂到这里

 
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编写驱动的步骤
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概述
内核里pmu驱动和regulator驱动大多是混合在一起写的，很不好。 比如把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，但是mtcmos是soc片上的供电线路,比如mtcmos用pmu的一路buck供电，但是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。
 如果不考虑mtcmos情况，通常都是一级供电。也就是说，从pmu出来一个regulator下面挂接的就是consumer，而不是多个regulator级联。
 
 如果出现级联的regulator，可以在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注册，在probe里注册regulator。
只有regulator ops才会调用真正的pmu驱动。这样实现了适配层和具体驱动分离的原则。

自定义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，因为regulator都是通过name字符串来查找和区分的。
id的作用集中表现在ops函数指针数组里。
一个PMU芯片通常有多路供电，但是一类供电（如buck）使用同一组ops函数指针数组通常是相同的。
但是实际不同的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;
        …
};

更优化的一些方法可以是，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。
操作信息可以按照 func[pmu_id][offset]二位数组进行。这些使用方法都是灵活的。
获得id的函数

int rdev_get_id(struct regulator_dev *rdev)
{
       returnrdev->desc->id;
}

 
step1 准备ops
         虽然arm soc pmu通常多达几十路供电，但是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函数的入参是(struct regulator_dev *)，所以可以根据regulator_dev得到具体的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所有的regulator可以用同一组ops，然后用id区分操作。另一个极端是每个regulator用一组不同的ops。不过为了代码复用和解耦合，通常是一类regulator用一组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 准备consumer
代码例子：
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的名字是需要提供给各模块使用的，如上面代码的“vdet”。所以如果是系列soc的代码，最好这个名字不能带有pmu芯片型号或者soc型号，
因为同样的模块，如usb控制器，很可能系列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。所以这种情况下最好命名为”myregulator-usb”之类。
这样换了pmu或者soc，只要用regulator_get(dev, ”myregulator-usb”)总能适应各种情况，就不需要修改驱动。

 
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,
       }, {

 

另外还有一种写法，可以用用定义的枚举作为index，按顺序填写数组。
只要regulator_desc数组和regulator_init_data数组都用同样的枚举做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。只需要在ops里调用pmu的操作函数就可以。
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。

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  准备注册regulator

最简单的platform注册就可以，只需要在probe里把regulator都注册上。

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里注册device和driver就可以。

platform_device_register(&my_regulator_dev)

platform_driver_register(&my_regulator_driver);
regulator使用

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

 

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如下。

int regulator_enable(regulator);

int regulator_disable(regulator);

还有其他一些函数，参见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
注册regulator，包括设置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就可以

 * @of_node:device tree可以设置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)

{

 

// 编写驱动只要提供regulator_desc和regulator_init_data就可以，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);

 

// 如果此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， 如果找到，就把本regulator加入到上级的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重复的。如果没有为consumer申请struct regulator_map，

       然后设置regulator_map的regulator设置为本regulator，同时用regulator_map记录父子信息，

       并且把regulator_map加入到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加入到全局regulator_list

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

}

 
regulator_desc和regulator_init_data的name重复字段

Regulator的name在struct regulator_init_data的constraints->name字段可以定义，也可以在regulator_desc的name字段定义。但是constraints->name优先级更高。

 

regulator_register-》regulator_dev_lookup-》rdev_get_name里代码如下：

 

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都注册在这个链表里
上级电源supply重复字段

除了name，regulator_desc->supply_name和regulator_init_data->supply_regulator也是重复的，都是指向上级regulator的指针，regulator_init_data优先级更高，可以在regulator_register里看到代码如下

      if (init_data &&init_data->supply_regulator)

              supply= init_data->supply_regulator;

       else if(regulator_desc->supply_name)

              supply= regulator_desc->supply_name;