RK3288_Android7.1通过ADC实现电池电量粗略计算上报

一. 背景及问题:
由于项目需要，板子硬件接的PMU【rk808】是不带电池功能的，不支持库仑计计算电量，而项目又需要接电池使用，所以硬件把电池端接到一个ADC口，做了个简单的电池电路，通过ADC读取数值来确定电池电压，然后换算电池电量。

下面是原理图方面：可以看到，原理图通过把电池电压分压之后，接到了主控端的ADC0口，现在就需要写个驱动通过读取ADC的数值来粗略计算电池的电量，然后上报上层显示状态信息。

二.思路和方法:

电池驱动部分大概流程是这样的：
Android内核中的电池驱动采取的是linux 内核驱动中的 power_supply子系统框架进行上报电池状态。power_supply主要通过sys文件系统向用户层提供读取电池状态的接口，路径为 /sys/class/power_supply/ , 该目录下通常会有 ac , battery, usb 三个目录，代表给Android系统供电的三种能源类型，其中电池的状态就在battery的目录下，当电池状态变化的时候会通过uevent机制通知上层，然后上层通过读取该目录下相应的值来动态的显示电池状态。

电池驱动的源码目录：kernel/drivers/power

三. 技术总结

我这里参考rk818电池驱动的实现方式，把电池电量和状态上报到上层，实现动态的显示电池状态信息。

1、对电源（ac , battery, usb）进行初始化（这里说的是rk818）：

对应驱动文件：drivers/power/rk818_charger.c

     469 static const struct power_supply_desc rk818_ac_desc = {470         .name           = "ac",//设备名称471         .type           = POWER_SUPPLY_TYPE_MAINS,//类型472         .properties     = rk818_ac_props,//属性473         .num_properties = ARRAY_SIZE(rk818_ac_props),//属性数目474         .get_property   = rk818_cg_ac_get_property,//得到属性的函数475 };476477 static const struct power_supply_desc rk818_usb_desc = {478         .name           = "usb",479         .type           = POWER_SUPPLY_TYPE_USB,480         .properties     = rk818_usb_props,481         .num_properties = ARRAY_SIZE(rk818_usb_props),482         .get_property   = rk818_cg_usb_get_property,483 };

对应驱动文件：drivers/power/rk818_battery.c

    1017 static const struct power_supply_desc rk818_bat_desc = {1018         .name           = "battery",1019         .type           = POWER_SUPPLY_TYPE_BATTERY,1020         .properties     = rk818_bat_props,1021         .num_properties = ARRAY_SIZE(rk818_bat_props),1022         .get_property   = rk818_battery_get_property,1023 };

这里主要是实现给电源名字类型等赋初值，最主要是将get_property函数指向我们写好的可以得到电源的属性的函数的起始地址，以便当内核需要用到驱动的信息的时候进行回调。

2、通过power_supply_register（devm_power_supply_register最终也是调用power_supply_register）将所提供的电源进行注册,即把他们的属性写到sys文件系统里，使用户空间可以得到有关电源的信息。

    489   cg->usb_psy = devm_power_supply_register(cg->dev, &rk818_usb_desc,490                                                                   &psy_cfg);

power_supply_register调用内核提供的函数device_create（）和power_supply_create_attrs来实现电源的注册，这里电源类型是usb。

3、Power Supply驱动程序头文件是kernel/include/linux/power_supply.h，注册和注销驱动程序的函数如下：

int power_supply_register(struct device *parent,struct power_supply *psy);void power_supply_unregister(struct power_supply *psy);struct power_supply {const char *name; /*设备名称*/enum power_supply_type type; /* 类型 */enum power_supply_property *properties; /* 属性指针 */size_t num_properties; /*属性的数目*/char* *supplied_to;size_t num_supplicants;int (*get_property)(struct power_supply *psy, /*获得属性*/enum power_supply_property psp,union power_supply_propval *val);void (*external_power_changed)(struct power_supply *psy);/* ...... 省略部分内容 */

内核主要通过get_property这个函数指针来获得驱动中的有关电池的信息，而这个函数在内核中只给出了声明，我们在写驱动的时候要自己实现这个函数，即将自己写的函数赋值给这个函数指针，当内核需要驱动中电源信息的时候就回调这个get_property函数。另外，我们写驱动程序的时候又要给用户提供接口，内核中提供给用户的接口就是sysfs，通过读取sysfs文件系统中文件内容，就可以得到电源的信息。内核主要通过两个文件power_supply_class.c 和power_supply_core.c，我们调用其中的函数就可以把电源（BATTERY，USB或AC）的信息展现给用户，有关电源的属性写在/sys/class/powersupply文件夹下（此文件夹为程序运行后所生成的）。

ac和usb只创建了一个online属性，上层通过判断ac和usb的online状态（1表示设备接入，0表示设备拔出）便可知道当前系统是由什么设备在充电了；而battery则创建了如status、health、present、capacity、batt_vol等等和电池相关的诸多属性，上层通过这些电池属性uevent便可监控电池的当前工作状态了。下面举例是battery，ac和usb同理。

     955     static int rk818_battery_get_property(struct power_supply *psy,956                                       enum power_supply_property psp,957                                       union power_supply_propval *val)958   {959         struct rk818_battery *di = power_supply_get_drvdata(psy);960961         switch (psp) {962         case POWER_SUPPLY_PROP_CURRENT_NOW:963                 val->intval = di->current_avg * 1000;/*uA*/ //获取电池电流964                 if (di->pdata->bat_mode == MODE_VIRTUAL)965                         val->intval = VIRTUAL_CURRENT * 1000;966                 break;967         case POWER_SUPPLY_PROP_VOLTAGE_NOW:968                 val->intval = di->voltage_avg * 1000;/*uV*/ //获取电池电压969                 if (di->pdata->bat_mode == MODE_VIRTUAL)970                         val->intval = VIRTUAL_VOLTAGE * 1000;971                 break;972         case POWER_SUPPLY_PROP_PRESENT:973                 val->intval = is_rk818_bat_exist(di);974                 if (di->pdata->bat_mode == MODE_VIRTUAL)975                         val->intval = VIRTUAL_PRESET;976                 break;977         case POWER_SUPPLY_PROP_CAPACITY:978                 val->intval = di->dsoc; //获取电池电量979                 if (di->pdata->bat_mode == MODE_VIRTUAL)980                         val->intval = VIRTUAL_SOC;981                 DBG("<%s>. report dsoc: %d\n", __func__, val->intval);982                 break;983         case POWER_SUPPLY_PROP_HEALTH:984                 val->intval = POWER_SUPPLY_HEALTH_GOOD;985                 break;986         case POWER_SUPPLY_PROP_TEMP:987                 val->intval = di->temperature;988                 if (di->pdata->bat_mode == MODE_VIRTUAL)989                         val->intval = VIRTUAL_TEMPERATURE;990                 break;

各能源设备属性概况如下（adb工具或者接串口cat可以查看）：

 /sys/class/power_supply/ac/online AC 电源连接状态/sys/class/power_supply/usb/online USB电源连接状态/sys/class/power_supply/battery/status 充电状态/sys/class/power_supply/battery/health 电池状态/sys/class/power_supply/battery/present 使用状态/sys/class/power_supply/battery/capacity 电池 level/sys/class/power_supply/battery/batt_vol 电池电压/sys/class/power_supply/battery/batt_temp 电池温度/sys/class/power_supply/battery/technology 电池技术

当供电设备的状态或者电量发生变化后，会调用power_supply_changed(&battery_data->battery)更新这些文件;

 //Send uevent.power_supply_changed(&battery_data->battery);

备注：
1、Uevent机制
Uevent是内核通知android有状态变化的一种方法，比如USB线插入、拔出，电池电量变化等等。其本质是内核发送（可以通过socket）一个字符串，应用层（android）接收并解释该字符串，获取相应信息。

使用示例：

下面说说我之前在项目上实现的电池驱动，Android需要显示电池电量和充放电状态，所以按照电池驱动框架做了一个伪电池驱动, 主要是使用它的AC充电状态和电池电量这两个property。

1、充放电状态检测和电池电量更新：主要是通过检测一个GPIO的电平来实现，高电平则认为AC充电器拔掉，电池处于放电状态；低电平则认为充电器插入，电池进入充电状态。

     87 static int gt_ac_set_property(struct power_supply *psy,88                         enum power_supply_property psp,89                         const union power_supply_propval *val)90 {9192         int ret = 0;9394         switch (psp) {95         case POWER_SUPPLY_PROP_ONLINE:96                 data->bat_status = data->ac_online = val->intval;97                 power_supply_changed(data->ac);98                 break;99         default:100                 ret = -EINVAL;101                 break;102         }103         return ret;104 }105 static int gt_battery_get_property(struct power_supply *psy,106                                  enum power_supply_property psp,107                                  union power_supply_propval *val)108 {109110         int ret = 0;111         switch (psp) {112         case POWER_SUPPLY_PROP_STATUS:113                 val->intval = data->bat_status;114                 break;115         case POWER_SUPPLY_PROP_HEALTH:116                 val->intval = POWER_SUPPLY_HEALTH_GOOD;117                 break;118         case POWER_SUPPLY_PROP_PRESENT:119                 val->intval = data->bat_present;120                 break;121         case POWER_SUPPLY_PROP_TECHNOLOGY:122                 val->intval = POWER_SUPPLY_TECHNOLOGY_LION;123                 break;124         case POWER_SUPPLY_PROP_CAPACITY:125                 val->intval = data->bat_capacity;126                 break;127         default:128                 ret = -EINVAL;129                 break;130         }131132            return ret;133     }

2、通过ADC来读取对应电池电压（这里由于adc的量程最大只能到1.8v，所以硬件做了分压处理，大概分了1/3,即读到的电压值应该乘以3就是对应电池电压值）对应的ADC值，然后通过ADC值换算出对应的电池电压，rk3288的adc采样的位数是10,所以adc值对应2的10次方，也就是1024。
具体换算：ADC值 = 1024 x ADC电压值/1800, //电压单位是mV
然后算出对应电压值，在根据电压值大概计算当前电量，3.5V左右对应0%，4.2V左右对应100%电量。

3、对应的节点：

/sys/class/power_supply/gt-ac
/sys/class/power_supply/gt-battery

手动改变电池上报的电量：echo 90 > /sys/class/power_supply/gt-battery //上报90%电量值给上层
手动改变电池充放电状态：echo 1 > /sys/class/power_supply/gt-ac //设置为充电状态

4.调试手段：

获取电池信息

adb命令:adb shell dumpsys battery
得到信息如下：
AC powered: false
USB powered: true
Wireless powered: false
status: 1 #电池状态：2：充电状态 ，其他数字为非充电状态
health: 2
present: true
level: 55 #电量: 百分比
scale: 100
voltage: 3977
current now: -335232
temperature: 335 #电池状态
technology: Li-poly

5、驱动调试过程问题点【后续需注意的问题】
5.1驱动申请ADC通道时，会出现申请报错的情况？
驱动需要获取ADC通道来使用时，需要对驱动的加载时间进行控制，必须要在saradc初始化之后。saradc是使用module_platform_driver()进行平台设备驱动注册，最终调用的是module_init()。所以用户的驱动加载函数只需使用比module_init()优先级低的，例如：late_initcall()，就能保证驱动的加载的时间比saradc初始化时间晚，可避免出错。

5.2驱动的ADC通道获取的电压值采用了分压，大概分到三分之一，所以在计算电池电压的时候，需要乘以3后才得到实际电池电压。

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