Power supply 子系统之最简驱动实现

目录：
1.概述
2.电源驱动设计思路
3.CW2015例程分析
4.最简电源驱动Demo
5.设备树使用补充

1.概述
　 power supply的目的就是为系统供电。那系统如何获取供电？其实是通过 power supply class 将某个PSY设备支持的属性及其value，以sysfs的形式提供给用户空间；当属性值改变时，以uevent的形式，广播给用户空间程序。另外，power supply class也会协助处理PSY级联的情况。那什么是级联，比如出现多个电源节点，vantron-ac ,vantron-bat,而给系统电源数据的只vantron-bat这个节点。

2.电源驱动设计思路

2.1 power supply 表征关系结构
HW(电源芯片) -> PSYDEV（驱动） ->attribute（属性值） -> sysfs（节点值）->user

通过表征关系结构，我们明白通过读取电源芯片数据到驱动中，以sysfs的形式，提供给用户空间，也就是power supply 未来需要做电量检测和充电管理，最终将结果上报应用层
2.2 软件架构分析
power supply class位于drivers/power/目录下，主要由2部分组成：
(1) power supply core: 用于抽象核心数据结构、实现公共逻辑。位于drivers/power/power_supply_core.c中。
(2) power supply sysfs: 实现sysfs以及uevent功能。位于drivers/power/power_supply_sysfs.c中。
驱动工程师可以基于power supply class，实现具体的PSY drivers，主要处理平台相关、硬件相关的逻辑。这些drivers都位于drivers/power/目录下。
2.3 核心结构体分析
(1) struct power_supply：抽象PSY设备

struct power_supply {const struct power_supply_desc *desc; // 一个字符串数组，保存了由该PSY供电的PSY列表，以此可将PSY组织成相互级联的PSY链。char **supplied_to;// size_t num_supplicants;  //supplicant的个数char **supplied_from;//一个字符串数组，保存了向该PSY供电的PSY列表，也称作supply（提供者）从另一个方向，组织PSY之间的级联关系.
size_t num_supplies; /*supply的个数*/struct device_node *of_node;
void *drv_data;  /* Driver private data */
struct device dev;    /* private */struct work_struct changed_work;//当该PSY的状态发生改变，启动一个workqueu查询并通知所有的supplicants
struct delayed_work deferred_register_work;spinlock_t changed_lock;bool changed;atomic_t use_cnt;
#ifdef CONFIG_THERMALstruct thermal_zone_device *tzd;struct thermal_cooling_device *tcd;
#endif#ifdef CONFIG_LEDS_TRIGGERSstruct led_trigger *charging_full_trig;char *charging_full_trig_name;struct led_trigger *charging_trig;char *charging_trig_name;struct led_trigger *full_trig;char *full_trig_name;struct led_trigger *online_trig;char *online_trig_name;struct led_trigger *charging_blink_full_solid_trig;char *charging_blink_full_solid_trig_name;
#endif
};

驱动将来要实现的重要结构体

struct power_supply_desc {const char *name;  /*该PSY的名称*/enum power_supply_type type;  /*该PSY的类型，包括：battery、USB,AC
enum power_supply_property *properties; /*该PSY具有的属性列表*/
size_t num_properties; /*属性个数*/int (*get_property)(struct power_supply *psy, enum power_supply_property psp, union power_supply_propval *val);   /*PSY driver需要重点实现的两个回调函数，用于获取/设置属性值*/int (*set_property)(struct power_supply *psy, enum power_supply_property psp, const union power_supply_propval *val);/*返回指定的属性值是否可写（用于sysfs）*/int (*property_is_writeable)(struct power_supply *psy, enum power_supply_property psp);/** 当一个PSY设备存在supply PSY，且该supply PSY的属性发生改变（如online、offline）时，* power supply core会调用该回调函数，通知PSY driver，以便让它做出相应的处理*/void (*external_power_changed)(struct power_supply *psy);/** 该回调函数的应用场景有点奇怪：外部模块通知PSY driver，该PSY设备的状态改变了。* 自己改变了自己不知道，要外部通知，希望大家在实际工作中不要遇到，不然太纠结了*/void (*set_charged)(struct power_supply *psy);bool no_thermal;/* For APM emulation, think legacy userspace. */int use_for_apm;
};

(2) enum power_supply_type：描述PSY类型

enum power_supply_type {POWER_SUPPLY_TYPE_UNKNOWN = 0,/*电池，嵌入式设备、手持式智能设备常用的供电形式*/POWER_SUPPLY_TYPE_BATTERY,/** Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply，不间断式供电设备，* 通过将交流电和蓄电池连接，正常情况下由交流电供电，同时向蓄电池充电。当交流电* 断电时，由蓄电池紧急供电。一般用于服务器等设备.*/POWER_SUPPLY_TYPE_UPS,/** 主供电设备，如笔记本电脑的适配器，其特点是可以单独供电，当其断电时，* 再由辅助供电设备供电（如battery）.*/POWER_SUPPLY_TYPE_MAINS,/** USB类型的供电，不同点在于充电电流的限制，由USB Battery Charge Spec规定，*/POWER_SUPPLY_TYPE_USB,        /* Standard Downstream Port */POWER_SUPPLY_TYPE_USB_DCP,    /* Dedicated Charging Port */POWER_SUPPLY_TYPE_USB_CDP,    /* Charging Downstream Port */POWER_SUPPLY_TYPE_USB_ACA,    /* Accessory Charger Adapters */POWER_SUPPLY_TYPE_USB_HVDCP,    /* High Voltage DCP */POWER_SUPPLY_TYPE_USB_HVDCP_3,    /* Efficient High Voltage DCP */POWER_SUPPLY_TYPE_USB_PD,    /* Power Delivery */POWER_SUPPLY_TYPE_WIRELESS,    /* Accessory Charger Adapters */POWER_SUPPLY_TYPE_USB_FLOAT,    /* Floating charger */POWER_SUPPLY_TYPE_BMS,        /* Battery Monitor System */POWER_SUPPLY_TYPE_PARALLEL,    /* Parallel Path */POWER_SUPPLY_TYPE_MAIN,        /* Main Path */POWER_SUPPLY_TYPE_WIPOWER,    /* Wipower */POWER_SUPPLY_TYPE_TYPEC,    /* Type-C */POWER_SUPPLY_TYPE_UFP,        /* Type-C UFP */POWER_SUPPLY_TYPE_DFP,        /* TYpe-C DFP */
};

(3)enum power_supply_property: PSY属性类型枚举

enum power_supply_property {/* Properties of type `int' */POWER_SUPPLY_PROP_STATUS = 0, //该PSY的status，主要是充电状态POWER_SUPPLY_PROP_CHARGE_TYPE,//充电类型，包括："Unknown", "N/A"POWER_SUPPLY_PROP_HEALTH,  //“健康”情况，包括："Unknown", "Good",POWER_SUPPLY_PROP_PRESENT,//POWER_SUPPLY_PROP_ONLINE,//POWER_SUPPLY_PROP_AUTHENTIC,POWER_SUPPLY_PROP_TECHNOLOGY,
};

（4）. 向具体的PSY driver提供的API，可以通过这两个API 实现驱动。

PSY状态改变时通知power supply core的API
void power_supply_changed(struct power_supply *psy)
PSY 申请电源节点 API
struct power_supply *__must_check power_supply_register(struct device *parent, const struct power_supply_desc *desc, const struct power_supply_config *cfg)

3.CW2015例程分析

分析驱动毫无疑问从probe()函数开始，函数原型：

static int cw_bat_probe（）；

*进入probe()后，首先需要获取电量计相关gpio，调用函数cw2015_parse_dt()，目的：
获取电池信息
DC检测脚
低电量中断脚
是否支持DC充电
是否支持USB充电
然后调用cw_bat_gpio_init()初始化各gpio的值。随后，进入电量计的初始化函数cw_init()。
cw_init()
cw2015的初始化流程可参考datasheet，其操作流程如下：

WAKE UP使其退出上电默认的sleep状态
设置容量门限值ATHD
检查UPDATE_FLAG标志位
- 如果UPDATE_FLAG有置位，检查电池信息是否一致
- 如果没有置位，写入电池信息，并置位UPDATE_FLAG
  4.判断SOC是否合法，不合法cw2015进入sleep状态*

CW2015初始化成功后，填充struct power_supply各字段，注册三种power_supply设备，这里只关注battery部分：

    cw_bat->rk_bat.name = "rk-bat";cw_bat->rk_bat.type = POWER_SUPPLY_TYPE_BATTERY;cw_bat->rk_bat.properties = rk_battery_properties;cw_bat->rk_bat.num_properties = ARRAY_SIZE(rk_battery_properties);cw_bat->rk_bat.get_property = rk_battery_get_property;ret = power_supply_register(&client->dev, &cw_bat->rk_bat);if (ret < 0) {dev_err(&cw_bat->client->dev,"power supply register rk_bat error\n");goto rk_bat_register_fail;
}

get_property：get_property方法提供了sys用户接口获取电池信息，调用rk_battery_get_property。该方法通过power_supply_register注册进power supply core,用户层读取时再回调。
get_property的sys接口可参考power supply sys
power_supply_register：初始化电池uevent change工作队列，注册power supply设备。
INIT_WORK(&psy->changed_work, power_supply_changed_work);

注册完power supply设备，各个功能就可以正常工作了，然后通过工作队列更新电池信息。
电池相关处理

电池信息相关处理主要由几个工作队列和中断来完成：

cw_bat_work-更新电池信息
dc_detect_do_wakeup-DC状态中断函数
bat_low_detect_do_wakeup-低电压处理

本文只分析cw_bat_work()电池信息更新部分。
cw_bat_work

首先会判断是否支持DC充电和USB充电(dts配置)，如下：

if (cw_bat->plat_data.is_dc_charge == 1) {   //支持DC充电ret = rk_ac_update_online(cw_bat);if (ret == 1)power_supply_changed(&cw_bat->rk_ac);}
if (cw_bat->plat_data.is_usb_charge == 1) {  //支持usb充电ret = rk_usb_update_online(cw_bat);if (ret == 1) {power_supply_changed(&cw_bat->rk_usb);power_supply_changed(&cw_bat->rk_ac);}
}

支持DC充电时(usb充电暂不分析)，调用rk_ac_update_online()，进行状态的切换，如下：

  /*判断dc_det_pin是否有效*/if (!gpio_is_valid(cw_bat->plat_data.dc_det_pin)) {  cw_bat->dc_online = 0;pr_info("%s dc charger without dc_det_pin\n", __func__);return 0;}/*判断dc是否插入,接入DC时该脚拉低，只接电池或OTG时该脚为高电平dc_online只判断一次，也就是DC插拔时电池status只切换一次*/if (gpio_get_value(cw_bat->plat_data.dc_det_pin) ==    //为0表示接入了DC，DC充电模式cw_bat->plat_data.dc_det_level) {   //dc_det_level为GPIO_ACTIVE_LOWif (cw_bat->dc_online != 1) {cw_update_time_member_charge_start(cw_bat);cw_bat->dc_online = 1;if (cw_bat->charger_mode != AC_CHARGER_MODE)cw_bat->charger_mode = AC_CHARGER_MODE;ret = 1;}} else {    //为1表示未接入DC,bat放电模式if (cw_bat->dc_online != 0) {cw_update_time_member_charge_start(cw_bat);cw_bat->dc_online = 0;if (cw_bat->usb_online == 0)cw_bat->charger_mode = 0;ret = 1;}}

然后会调用rk_bat_update_status()更新电池状态：充电，充满，放电

if (cw_bat->charger_mode > 0) {if (cw_bat->capacity >= 100)status = POWER_SUPPLY_STATUS_FULL;    //充满elsestatus = POWER_SUPPLY_STATUS_CHARGING;   //充电
} else {status = POWER_SUPPLY_STATUS_NOT_CHARGING;   //放电
}if (cw_bat->status != status) {cw_bat->status = status;cw_bat->bat_change = 1;
}

如果电池状态发生改变时，调用power_supply_changed()，该函数中调度changed_work工作队列，实际任务函数为power_supply_changed_work()，在注册power supply时初始化。
调用rk_bat_update_capacity()更新电池容量SOC，电池容量的获取主要是读取CW2015的0x4,0x5寄存器。实现逻辑为函数cw_get_capacity()。
调用rk_bat_update_vol()更新电池电压VCELL，实现逻辑为函数cw_get_vol()。
调用rk_bat_update_time_to_empty()更新系统可运行时间RRT，实现逻辑为函数cw_get_time_to_empty()。
最后判断电池状态是否改变，若电池状态改变则调度changed_work工作队列。
power_supply_changed_work

每当电池状态或电池容量SOC，电压VCELL等发生改变时，最终都会调用power_supply_changed_work()通知uevent事件给上层。Android HAL由healthd负责监听。函数如下：

static void power_supply_changed_work(struct work_struct *work)
{unsigned long flags;struct power_supply *psy = container_of(work, struct power_supply,changed_work);dev_dbg(psy->dev, "%s\n", __func__);spin_lock_irqsave(&psy->changed_lock, flags);if (psy->changed) {psy->changed = false;spin_unlock_irqrestore(&psy->changed_lock, flags);class_for_each_device(power_supply_class, NULL, psy,__power_supply_changed_work);power_supply_update_leds(psy);kobject_uevent(&psy->dev->kobj, KOBJ_CHANGE);spin_lock_irqsave(&psy->changed_lock, flags);}if (!psy->changed)pm_relax(psy->dev);spin_unlock_irqrestore(&psy->changed_lock, flags);
}

至此，CW2015驱动主要部分已分析完。但是在调试时需要注意：CW2015电量计需要配置电池信息，电池信息bat_config_info需由原厂配合电量计调校得出正确的电池信息，并在初始化时将电池信息写入CW2015，否则重启后获取到的电池容量SOC不准确。
SYS节点
CW201X驱动提供了以下几个字段来获取battery状态，实际上HAL uevent也是获取这几个接口的值，接口如下：

ls  /sys/class/power_supply/rk-bat/

capacity
device
health
power
present
status
subsystem
technology
time_to_empty_now
type
uevent
voltage_now

Capacity：电池容量百分比，该值会上报Android，设置中打开时，状态栏即显示该值。
Health：电池健康情况，平台默认为POWER_SUPPLY_HEALTH_GOOD，即返回Good。
Status：电池充电状态。
Technology：电池采用的技术，平台默认为POWER_SUPPLY_TECHNOLOGY_LION，即返回Li-ion。
Time_to_empty_now：电池电压。
Type：电池充电类型。
以上值除了平台默认的，其余的均从struct cw_battery中获取，电池信息的工作队列会一直更新struct cw_battery中的相关值。
4.最简电源驱动Demo
通过上述驱动分析，我整理出最简驱动Demo，便于方便快速写出驱动,下面例子可直接使用。

#include <linux/module.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/power_supply.h>static enum power_supply_property rk_bat_properties[] = {//电源属性节点结构体
POWER_SUPPLY_PROP_ONLINE,
POWER_SUPPLY_PROP_CAPACITY,
};
//电源属性值获取回调，此函数被应用层调用获取节点值
static int rk_bat_get_property(struct power_supply *psy,enum power_supply_property psp, union power_supply_propval *val)
{switch (psp) {case POWER_SUPPLY_PROP_ONLINE:
// val->intval =1;
//获取芯片电池状态上报到val->intval
break;
case POWER_SUPPLY_PROP_CAPACITY:
//val->intval =100;
//获取芯片电池电量上报到val->intval
//
break;
default:
return -EINVAL;
}
return 0;
}
static struct power_supply_desc bat_desc =
{.name = "vantron-bat",
.type = POWER_SUPPLY_TYPE_BATTERY,
.properties = rk_bat_properties,
.num_properties = ARRAY_SIZE(rk_bat_properties),
.get_property = rk_bat_get_property,
};static struct power_supply_config bat_cfg;static struct power_supply *bat_psy;
static int power_probe(struct platform_device *pdev)
{//此处电源芯片的初始化bat_psy = power_supply_register(&pdev->dev,&bat_desc, &bat_cfg);
if (IS_ERR(bat_psy)) {pr_notice("%s Failed to register power supply: %ld\n",__func__, PTR_ERR(bat_psy));
return PTR_ERR(bat_psy);
}//此处开启电源芯片中断
//在中断中获取更新电池各项数值属性 ，通过power_supply_changed() 更新数据return 0;
}
static int power_remove(struct platform_device *pdev)
{return 0;
}
static struct platform_device power_devices =
{.name = "vantron_power",
.id = 0,
};
static struct platform_driver power_driver =
{.probe = power_probe,
.remove = power_remove,
.driver = {.name = "vantron_power",
.owner = THIS_MODULE,
},
};
static int power_init(void)
{platform_device_register(&power_devices);
platform_driver_register(&power_driver);
return 0;
}
static void __exit power_exit(void)
{platform_device_unregister(&power_devices);
platform_driver_unregister(&power_driver);
}
module_init(power_init);
module_exit(power_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

5.设备树使用补充
此处不再反复阐述，下面提供firefly 官网使用手册链接
5.1GPIO 设备树参考

https://wiki.t-firefly.com/zh_CN/Firefly-RK3288/driver_gpio.html

5.1I2C 设备树参考

https://wiki.t-firefly.com/zh_CN/Firefly-RK3288/driver_i2c.html

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