Regulator子系统

基本介绍

Regulator指的是稳定器，有电压稳定器及电流稳定器两种，能够自动维持恒定电流或者电压。其中，电压稳定器voltage regulator在电路中比较常见。从设备驱动的角度来看，regulator的控制比较简单，主要有enable/disable/输出电压或电流大小的控制。Linux利用regulator framework对regulator进行管理和控制。

Linux regulator framework的主要目的：提供标准的内核接口，控制系统的voltage/current regulators，并提供相应的开关、大小设置的机制。在系统运行的过程中，根据具体的需要动态改变regulators的输出，从而达到省电的目的。在系统中如果配错regulator是比较危险的，可能会造成硬件器件的损坏。因此，需要在regulator framework中对电流或者电压的大小做限定，并且不能被ragulator的consumer或者provider更改。

框架说明

regulator属于电源管理部分，主要实现电压、电流的输出操作，本篇文章主要介绍regulator子系统的代码实现，因此我们先熟悉一些regulator子系统的相关概念。对于regulator子系统，我们可以讲其分为三部分

供电端的regulator, 负责电源芯片本身的驱动程序，比如enable/disable函数，使能或者禁止电源芯片，有一些强悍的电源芯片，是可以动态的调整电压或电流的
耗电端的consumer：比如声卡，网卡， lcd==，在这些驱动程序里，只是去引用regulator的函数，不关心电源函数如何实现，想使能就调用enable函数
不同类型的单板，regulator和consumer的对应关系是不一致的。
- regulator和consumer的对应关系，哪一个regulator对哪一个consumer供电
- 约束条件，在模块单板里可以输出xxx的电压或者电流，在其他的单板里可能就输出xxx的电压或者电流，单板相关的条件，比如电压范围

machine（表示一个单板）

machin使用struct regulator_init_data，静态的描述regulator在板级的硬件连接情况，这些限制通过驱动或dts配置，涉及到系统供电安全，因此必须小心，这些配置主要包括：

1）用于描述regulator在板级的级联关系：前级regulator（即该regulator的输出是另一个regulator的输入，简称supply regulator）和后级regulator（即该regulator的输入是其它regulator的输出，简称consumer regulator）。

2）利用struct regulation_constraints 描述regulator的物理限制，比如：

输出电压的最大值和最小值（voltage regulator）；
输出电流的最大值和最小值（current regulator）；
允许的操作（修改电压值、修改电流限制、enable、disable等）；
输入电压是多少（当输入是另一个regulator时）；
是否不允许关闭（always_on）；
是否启动时就要打开（always_on）；

2）利用struct regulation_constraints 描述regulator的物理限制，比如：

输出电压的最大值和最小值（voltage regulator）；
输出电流的最大值和最小值（current regulator）；
允许的操作（修改电压值、修改电流限制、enable、disable等）；
输入电压是多少（当输入是另一个regulator时）；
是否不允许关闭（always_on）；
是否启动时就要打开（always_on）；

regulator driver

regulator driver指的是regulator设备的驱动，主要包含如下结构：

1）使用struct regulator_desc，描述regulator的静态信息，包括：名字、supply regulator的名字、中断号、操作函数集（struct regulator_ops）、使用regmap时相应的寄存器即bitmap等。

2）使用struct regulator_config，描述regulator的动态信息（所谓的动态信息，体现在struct regulator_config变量都是局部变量，因此不会永久保存），包括struct regulator_init_data指针、设备指针、enable gpio等。

3）提供regulator的注册接口（regulator_register/devm_regulator_register），该接口接受描述该regulator的两个变量的指针：struct regulator_desc和struct regulator_config，并分配一个新的数据结构（struct regulator_dev，从设备的角度描述regulator），并把静态指针（struct regulator_desc）和动态指针（struct regulator_config）提供的信息保存在其中。

4）regulator driver以struct regulator_dev（代表设备）指针为对象，对regulator进行后续的操作。

PMIC
电源管理芯片，一个电源管理芯片可包含多个regulator；

Consumer
表示一个regulator使用者，regulator是电源的提供者，而consumer则是电源的消费者(比如LCD)，一个regulator可供多个consumer使用；

regulator consumer抽象出regulator设备（struct regulator），并提供regulator操作相关的接口。包括：regulator_get/regulator_put/regulator_enable/regulator_disable/ regulator_set_voltage/regulator_get_voltage等。

regulator core

regulator core负责上述regulator driver/consumer/machine逻辑的具体实现，对底层的硬件进行封装，并提供接口给内核中其他的consumer（使用当前regulator设备的驱动）提供操作接口，并以sysfs的形式，向用户空间提供接口。

Power Domain
电源域，regulator可以级联，不同的regulator的使用者属于相同的电源域。如下图的regulator，则包含三个电源域：

Domain1: switch-1、consumer D、Consumer E；

Domain2：switch-2、consumer B、consumer C；

Domain3：consumer A；

这三个电源域的关系如下：

Domain-1 --> Domain-2 --> Domain-3，在使用时domain-3下consumer相关的电压、电流设置需要满足这三级电源域的电压、电流约束。

Constraints
表示regulator的约束，而针对regulator约束也包含三部分：

该regulator自身的约束信息：这属于regulator相关的约束信息，可通过regulator的datasheet中获取该regulator的约束信息；
Power domain级别的约束信息：这属于该regulator下不同电源域的约束信息，这些约束信息时regulator自身约束信息的子集（如regulator的电压输出约束为1v-3.5v；而domain1的约束信息为2v-3v；domain2的约束信息为2.5v等）；
consumer级别的约束信息，可动态设置该consumer所需的输入电压或电流约束等。

  针对regulator子系统基本上就是这几个主要的概念，而linux regulator子系统的实现也是围绕着这几个概念进行子系统的框架设计的。

regulator的简单使用（参考内核tps6105x-regulator.c）

regulator driver’

注册一个platform driver，在它的probe函数里面分配，设置，注册一个regulator
设置里面要做的事情：实现regulator的操作，比如enable， disable， set_voltage’

static struct regulator_ops tps6105x_regulator_ops = {.enable      = regulator_enable_regmap,     //将对应引脚设置输入/输出电平.disable    = regulator_disable_regmap,    //将对应引脚设置输入/输出电平.is_enabled = regulator_is_enabled_regmap,.get_voltage_sel = regulator_get_voltage_sel_regmap,.set_voltage_sel = regulator_set_voltage_sel_regmap,.list_voltage  = regulator_list_voltage_table,
};static const struct regulator_desc tps6105x_regulator_desc = {.name      = "tps6105x-boost",.ops      = &tps6105x_regulator_ops,  //包含regulator的操作函数.type        = REGULATOR_VOLTAGE,.id        = 0,.owner     = THIS_MODULE,.n_voltages  = ARRAY_SIZE(tps6105x_voltages),.volt_table    = tps6105x_voltages,.vsel_reg  = TPS6105X_REG_0,.vsel_mask    = TPS6105X_REG0_VOLTAGE_MASK,.enable_reg   = TPS6105X_REG_0,.enable_mask  = TPS6105X_REG0_MODE_MASK,.enable_val  = TPS6105X_REG0_MODE_VOLTAGE <<TPS6105X_REG0_MODE_SHIFT,
};static int tps6105x_regulator_probe(struct platform_device *pdev)
{struct tps6105x *tps6105x = dev_get_platdata(&pdev->dev);struct tps6105x_platform_data *pdata = tps6105x->pdata;struct regulator_config config = { };int ret;config.dev = &tps6105x->client->dev;config.init_data = pdata->regulator_data;  // 这个init_data就是单板中regulator的对应关系，约束条件==， 这个从pdev中的私有数据获取config.driver_data = tps6105x;config.regmap = tps6105x->regmap;/* Register regulator with framework */tps6105x->regulator = devm_regulator_register(&pdev->dev,&tps6105x_regulator_desc,&config);
}static struct platform_driver tps6105x_regulator_driver = {.driver = {.name  = "tps6105x-regulator",},.probe = tps6105x_regulator_probe,
};

machine：构造一个regulator的platform_device, 然后填充对应关系和约束条件
- 注册一个platfrom_device, 在他的私有数据里指定regulator和consumer的对应关系（这个电源芯片给哪一些设备供电）
- 指定约束条件，比如电压范围
- 填充regulator_init_data（在内核搜索）
consumer
- 使用regulator core提供的接口使用，比如regulator_get获取一个regulator， regulator_enable使能regulator

regulator注册流程

static const struct regulator_desc dummy_desc = {.name = "regulator-dummy",.id = -1,.type = REGULATOR_VOLTAGE,.owner = THIS_MODULE,.ops = &dummy_ops,
};
static struct regulator_init_data dummy_initdata = {.constraints = {.always_on = 1,},
};config.dev = &pdev->dev;
config.init_data = &dummy_initdata;regulator_register(&dummy_desc, &config);kzalloc(sizeof(struct regulator_dev), GFP_KERNEL); //申请一个regulator devconfig = kmemdup(cfg, sizeof(*cfg), GFP_KERNEL);  //把config取出来regulator_of_get_init_data(dev, regulator_desc, config,&rdev->dev.of_node); //从中取出config配置INIT_DELAYED_WORK(&rdev->disable_work, regulator_disable_work);初始化一个工作队列rdev->dev.class = &regulator_class;  register with sysfsset_machine_constraints(rdev, constraints);   //设置对应关系//add consumers devices 在regulator_map_list链表里生成一项regulator map它里面有dev->name(consumer的名字，还有supply（consumer的电源引脚名字）device_register(&rdev->dev);struct regulator *regulator_get(struct device *dev, const char *id)  // 第一个参数就是consumer的名字，第二个参数就是supply电源引脚的名字