Linux 内核 regulator 机制

第一部分　ｒｅｇｕｌａｔｏｒ系统的总体概览

彩色框代表最终的regulator抽象，它的前一级表示regulator的载体（可以是PMIC、CPU、等等）。
a）CPU通过I2C controller，连接一个降压控制器（TI tps51632），该控制器输出名称为“vdd-cpu”的电压，就称作vdd-cpu regulator

b）CPU通过I2C controller，连接一个前端电源管理芯片（TI tps65090），该芯片除了具备充电管理功能外，内置了多个regulator，例如dcdc1、dcdc2等等。

c）CPU通过I2C controller，连接另一个电源管理芯片（TI tps65913），该芯片具有两个功能：GPIO输出和PMIC。PMIC内置了多个regulator，如vddio-ddr、vdd-core等等。（由是观之，电源管理芯片也是挂在i2c上的）

d）CPU内部也集成了一些regulator，如vdd_ac_bat等等。

ｒｅｇｕｌａｔｏｒ是虚拟出的设备，是ｓｕｐｐｌｙ，可用ｃｏｎｓｕｍｅｒ上的受电引脚表示（比如ｖｄｄ），而ｃｏｎｓｕｍｅｒ则是消耗此ｓｕｐｐｌｙ的设备（比如＂ｌｃｄ＂）。
ｒｅｇｕｌａｔｏｒ系统分为ｍａｃｈｉｎｅ部分，ｓｕｐｐｌｙ部分和ｃｏｎｓｕｍｅｒ部分。ｍａｃｈｉｎｅ部分主要描述了单板的ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ和ｃｏｎｓｕｍｅｒ＿ｓｕｐｐｌｙ的对应关系

第一部分　ｍａｃｈｉｎｅ部分的描述（ＤＴＳ形式）

1）tps51632　下有个ｒｅｇｕｌａｔｏｒ

   2: i2c@7000d000 {3:         status = "okay";4:         clock-frequency = <400000>;6:         tps51632@43 {7:                 compatible = "ti,tps51632";8:                 reg = <0x43>;9:                 regulator-name = "vdd-cpu";10:                 regulator-min-microvolt = <500000>;11:                 regulator-max-microvolt = <1520000>;12:                 regulator-boot-on;13:                 regulator-always-on;14:         };16: }

ｔps51632下面以“regulator-”为前缀的字段，是regulator特有的字段。
kernel在初始化时，只会为二级node（即“/”下面的节点，本文的例子是“i2c@7000d000”）创建platform设备，至于三级node（这里的“tps51632@43”），则由其bus（i2c）创建。

2）tps65090
　　tps65090包含charger和ｒｅｇｕｌａｔｏｒ，我们看看其DTS怎么写的：

 i2c@7000d000 {2:         status = "okay";3:         ...4:  5:         tps65090@48 {6:                 compatible = "ti,tps65090";7:                 reg = <0x48>;9:  10:                 charger: charger {                   11:                         compatible = "ti,tps65090-charger";12:                         ti,enable-low-current-chrg;13:                 };14:                 15:                 regulators {                      ／／　两个ｒｅｇｕｌａｔｏｒ引脚16:                         tps65090_dcdc1_reg: dcdc1 {17:                                 regulator-name = "vdd-sys-5v0";18:                                 regulator-always-on;19:                                 regulator-boot-on;20:                         };21:                 22:                         tps65090_dcdc2_reg: dcdc2 {23:                                 regulator-name = "vdd-sys-3v3";24:                                 regulator-always-on;25:                                 regulator-boot-on;26:                         };28:                 }29:         }30: }

驱动处理部分代码“drivers/mfd/tps65090.c”、“drivers/power/tps65090-charger.c”和“drivers/regulator/tps65090-regulator.c”，这里面还涉及了MFD（multi-function device，多功能设备）。

虽然这里的regulators没有compatible字段，也会创建相应的 device（具体可参考“drivers/mfd/tps65090.c”）
再来看regulators中子node----regulator，由于数量比较多，就没必要创建 device了。（引脚没必要创建platform_device）

第二部分　ｒｅｇｕｌａｔｏｒ的注册

注册主要传入２个参数，ｒｅｇｕｌａｔｏｒ＿ｄｅｓｃ　和　ｒｅｇｕｌａｔｏｒ＿ｃｏｎｆｉｇ，　ｒｅｇｕｌａｔｏｒ＿ｄｅｓｃ中含有各种操作函数，ｒｅｇｕｌａｔｏｒ＿ｃｏｎｆｉｇ的ｒｅｇｕｌａｔｏｒ＿ｉｎｉｔ＿ｄａｔａ中含有单板的约束条件和ｃｏｎｓｕｍｅｒ和ｓｕｐｐｌｙ的映射关系。

１.此驱动程序主要使用的结构体：

   3: struct regulator_desc {4:         const char *name;       // 该regulator的名称5:         const char *supply_name;   // 该regulator的输入regulator的名称6:         const char *of_match;  // 提供信息，以便在注册的时候7:         const char *regulators_node; // 自动从DTS中解析init_data8:         int id;                                   // 标识该regulator的一个数字9:         bool continuous_voltage_range;   //为true时，表示该regulator可以在一定范围输出连续的电压10:         unsigned n_voltages;   // 指定可以获取的电压值的个数11:         const struct regulator_ops *ops;  // 该regulator的操作函数集12:         int irq;  //该regulator的中断号（有的话）13:         enum regulator_type type;  // 该regulator的类型，包括REGULATOR_VOLTAGE和REGULATOR_CURRENT两种14:         struct module *owner;};

驱动中定义了此宏对struct regulator_desc进行指定。

#define tps65090_REG_DESC(_id, _sname, _en_reg, _en_bits, _nvolt, _volt, _ops) \
{                           \.name = "TPS65090_RAILS"#_id,           \.supply_name = _sname,                \.id = TPS65090_REGULATOR_##_id,           \.n_voltages = _nvolt,             \.ops = &_ops,                 \.fixed_uV = _volt,                \.enable_reg = _en_reg,                \.enable_val = _en_bits,               \.enable_mask = _en_bits,          \.type = REGULATOR_VOLTAGE,            \.owner = THIS_MODULE,             \
}

结构体关系： struct regulator_config-----> struct regulator_init_data ------> struct regulation_constraints —> operation mode

   1: struct regulator_config {2:         struct device *dev;   //regulator_register时，由regulator core分配，保存在此3:         const struct regulator_init_data *init_data;  // 在解析DTS后，保存在此4:         void *driver_data;5:         struct device_node *of_node;6:         struct regmap *regmap;7:  8:         int ena_gpio;9:         unsigned int ena_gpio_invert:1;10:         unsigned int ena_gpio_flags;11: };struct regulator_init_data {19:         const char *supply_regulator;        /* or NULL for system supply */                   // /*supply_regulator，该regulator的前级regulator，一般在regulator driver中直接指定；*/20:  21:         struct regulation_constraints constraints//constraints，该regulator的使用限制，由DTS配置，并可以借助regulator core提供的辅助  API（regulator_of_get_init_data）自动解析。后面会详细介绍；*/23:         int num_consumer_supplies;  /*使用该regulator的consumer的个数24:         struct regulator_consumer_supply *consumer_supplies;/*设备名和supply名的map。用于建立consumer设备和regulator之间的关联26:         /* optional regulator machine specific init */27:         int (*regulator_init)(void *driver_data);  //regulator的init回调，由regulator driver提供，并在regulator注册时调用；28:         void *driver_data;      //保存driver的私有数据，并在调用regulator_init时传入29: };

其中的 struct regulation_constraints constraints，展开为

 struct regulation_constraints {2:  3:         const char *name;   // name，用于描述该constraints；4:  5:         /* voltage output range (inclusive) - for voltage control */6:         int min_uV;7:         int max_uV;8:  9:         int uV_offset; // consumer看到的电压和实际电压之间的偏移值。通常用于补偿压降。只对voltage regulator有效；10:  11:         /* current output range (inclusive) - for current control */12:         int min_uA;13:         int max_uA;14:  15:         /* valid regulator operating modes for this machine */16:         unsigned int valid_modes_mask;18:         /* valid operations for regulator on this machine */19:         unsigned int valid_ops_mask;  // 该regulator支持哪些操作，以bit mask的形式提供21:         /* regulator input voltage - only if supply is another regulator */22:         int input_uV;  // 如果该regulator的输入是另一个regulator，该字段指定regulator期望的输入电压；24:         /* regulator suspend states for global PMIC STANDBY/HIBERNATE */25:         struct regulator_state state_disk;26:         struct regulator_state state_mem;27:         struct regulator_state state_standby;28:         suspend_state_t initial_state; /* suspend state to set at init */29:  30:         /* mode to set on startup */31:         unsigned int initial_mode;32:  33:         unsigned int ramp_delay;34:         unsigned int enable_time;35:  36:         /* constraint flags */37:         unsigned always_on:1;   /* regulator never off when system is on   是否一直保持使能状态；*/38:         unsigned boot_on:1;     /* bootloader/firmware enabled regulator  是否在启动时使能*/39:         unsigned apply_uV:1;    /* apply uV constraint if min == max 在regulator注册到kernel时，是否将电压设置为min_uV/max_uV。*/40:         unsigned ramp_disable:1; /* disable ramp delay */41: };struct regulator_init_data {19:         const char *supply_regulator;        /* or NULL for system supply */                   // /*supply_regulator，该regulator的前级regulator，一般在regulator driver中直接指定；*/20:  21:         struct regulation_constraints constraints//constraints，该regulator的使用限制，由DTS配置，并可以借助regulator core提供的辅助  API（regulator_of_get_init_data）自动解析。后面会详细介绍；*/23:         int num_consumer_supplies;  /*使用该regulator的consumer的个数24:         struct regulator_consumer_supply *consumer_supplies;/*设备名和supply名的map。用于建立consumer设备和regulator之间的关联26:         /* optional regulator machine specific init */27:         int (*regulator_init)(void *driver_data);  //regulator的init回调，由regulator driver提供，并在regulator注册时调用；28:         void *driver_data;      //保存driver的私有数据，并在调用regulator_init时传入29: };

其中regulator的操作模式（operation mode）

regulator的主要功能，是输出电压/电流的调整（或改变）。由于模拟器件的特性，电压/电流的改变，是需要一定的时间的。对有些regulator而言，可以工作在不同的模式，这些模式有不同的改变速度，可想而知，较快的速度，有较大的功耗。

 40: #define REGULATOR_MODE_FAST                     0x141: #define REGULATOR_MODE_NORMAL                   0x242: #define REGULATOR_MODE_IDLE                     0x443: #define REGULATOR_MODE_STANDBY                  0x8

可以更改操作模式的地方：
1）struct regulation_constraints中用于表示初始模式的字段initial_mode。
2）regulator ops中的set_mode/get_mode回调函数

２.tps65090 的regulator driver(path : drivers/regulator/tps65090-regulator.c)：
以下为　TPS65090　芯片含有的ｒｅｇｕｌａｔｏｒｓ

/* TPS65090 Regulator ID */
enum {TPS65090_REGULATOR_DCDC1,TPS65090_REGULATOR_DCDC2,TPS65090_REGULATOR_DCDC3,TPS65090_REGULATOR_FET1,TPS65090_REGULATOR_FET2,TPS65090_REGULATOR_FET3,TPS65090_REGULATOR_FET4,TPS65090_REGULATOR_FET5,TPS65090_REGULATOR_FET6,TPS65090_REGULATOR_FET7,TPS65090_REGULATOR_LDO1,TPS65090_REGULATOR_LDO2,/* Last entry for maximum ID */TPS65090_REGULATOR_MAX,
};static int tps65090_regulator_probe(struct platform_device *pdev)
{struct tps65090 *tps65090_mfd = dev_get_drvdata(pdev->dev.parent);struct tps65090_regulator *ri = NULL;struct regulator_config config = { };struct regulator_dev *rdev;struct tps65090_regulator_plat_data *tps_pdata;struct tps65090_regulator *pmic;struct tps65090_platform_data *tps65090_pdata;struct of_regulator_match *tps65090_reg_matches = NULL;int num;int ret;tps65090_pdata = dev_get_platdata(pdev->dev.parent);    // 从platform_device中获取tps65090_platform_dataif (!tps65090_pdata && tps65090_mfd->dev->of_node)tps65090_pdata = tps65090_parse_dt_reg_data(pdev,&tps65090_reg_matches);     // 从DTS中获取tps65090_platform_datapmic = devm_kzalloc(&pdev->dev, TPS65090_REGULATOR_MAX * sizeof(*pmic),GFP_KERNEL);for (num = 0; num < TPS65090_REGULATOR_MAX; num++) {tps_pdata = tps65090_pdata->reg_pdata[num];ri = &pmic[num];ri->dev = &pdev->dev;ri->desc = &tps65090_regulator_desc[num];  // 对于芯片的每一个regulator引脚，指定了tps65090_reg_control_ops，内含regulator_enable_regmap等供consumer使用的函数。此驱动定义了一个tps65090_regulator_desc数组，对每个ｒｅｇｕｌａｔｏｒ设备定义了其ｒｅｇｕｌａｔｏｒ＿ｄｅｓｃ结构体，内含其操作函数/** TPS5090 DCDC support the control from external digital input.* Configure it as per platform data.*/if (tps_pdata && is_dcdc(num) && tps_pdata->reg_init_data) {if (tps_pdata->enable_ext_control) {tps65090_configure_regulator_config(tps_pdata, &config);ri->desc->ops = &tps65090_ext_control_ops;} else {ret = tps65090_regulator_disable_ext_control(ri, tps_pdata);if (ret < 0) {dev_err(&pdev->dev,"failed disable ext control\n");return ret;}}}config.dev = pdev->dev.parent;config.driver_data = ri;config.regmap = tps65090_mfd->rmap;if (tps_pdata)config.init_data = tps_pdata->reg_init_data;　／／从平台设备获取而来，内含单板约束条件及ｃｏｎｓｕｍｅｒ＿ｓｕｐｐｌｙ的映射关系，此参数会注册进设备，每个ｒｅｇｕｌａｔｏｒ＿ｄｅｖ会对应有１个ｃｏｎｓｕｍｅｒ＿ｓｕｐｐｌｙ的映射关系elseconfig.init_data = NULL;if (tps65090_reg_matches)config.of_node = tps65090_reg_matches[num].of_node;elseconfig.of_node = NULL;rdev = devm_regulator_register(&pdev->dev, ri->desc, &config);ri->rdev = rdev;if (ri->overcurrent_wait_valid) {ret = tps65090_reg_set_overcurrent_wait(ri, rdev);if (ret < 0)return ret;}/* Enable external control if it is require */if (tps_pdata && is_dcdc(num) && tps_pdata->reg_init_data &&tps_pdata->enable_ext_control) {ret = tps65090_config_ext_control(ri, true);if (ret < 0)return ret;}}platform_set_drvdata(pdev, pmic);return 0;
}static struct platform_driver tps65090_regulator_driver = {.driver    = {.name   = "tps65090-pmic",   },.probe        = tps65090_regulator_probe,
};static int __init tps65090_regulator_init(void)
{return platform_driver_register(&tps65090_regulator_driver);
}
subsys_initcall(tps65090_regulator_init);

注册流程：

rdev = devm_regulator_register(&pdev->dev, ri->desc, &config);  // Returns a* valid pointer to struct regulator_dev on success ---> rdev = regulator_register(regulator_desc, config);--> rdev = kzalloc(sizeof(struct regulator_dev), GFP_KERNEL); // 分配1个regulator_dev---> config = kmemdup(cfg, sizeof(*cfg), GFP_KERNEL); // 复制config文件---> init_data = regulator_of_get_init_data(dev, regulator_desc, config,&rdev->dev.of_node);dev = cfg->dev;search = dev->of_node;
for_each_available_child_of_node(search, child) {name = of_get_property(child, "regulator-compatible", NULL);if (desc->regulators_node)                                    search = of_get_child_by_name(dev->of_node,desc->regulators_node);elsesearch = dev->of_node;                //  调用者提供parent node// （struct device指针中，代表regulators的宿主设备，如上面的tps65090@48），// 以及该regulator在DTS中的名称（由desc->of_match提供）。从宿主设备节点处开始搜索if (strcmp(desc->of_match, name))                         // 以parent device的node，或者指定的子node为基准，//查找其下所有的node，如果node的名字或者“regulator-compatible”字段  和desc->of_match匹配，则调用of_get_regulator_init_data从中解析DTS信息
--->if (!init_data) {init_data = config->init_data;rdev->dev.of_node = of_node_get(config->of_node);}       //  协助从DTS解析init data，如果解析不到，则使用config中的
--->if (config->regmap)rdev->regmap = config->regmap;else if (dev_get_regmap(dev, NULL))rdev->regmap = dev_get_regmap(dev, NULL);else if (dev->parent)rdev->regmap = dev_get_regmap(dev->parent, NULL);    //协助获取regulator的register map（有的话），并保存在register device指针中---> ret = regulator_ena_gpio_request(rdev, config);  // 申请regulator enable gpio（有的话）--->   if (init_data && init_data->supply_regulator)rdev->supply_name = init_data->supply_regulator;else if (regulator_desc->supply_name)rdev->supply_name = regulator_desc->supply_name;if (regulator_resolve_supply(rdev))rdev_dbg(rdev, "unable to resolve supply\n");
--->constraints = &init_data->constraints; ret = set_machine_constraints(rdev, constraints);
--->ret = device_register(&rdev->dev);    // 将regulator device注册到kernel

第三部分　ｃｏｎｓｕｍｅｒ对操作函数的使用

１）ｒｅｇｕｌａｔｏｒ＿ｇｅｔ：返回　ｓｔｒｕｃｔ　ｒｅｇｕｌａｔｏｒ

digital = regulator_get(dev, "Vcc");  /* digital core */
analog = regulator_get(dev, "Avdd");  /* analog */

对应设备树中的属性为Ｖｃｃ－ｓｕｐｐｌｙ和Ａｖｄｄ－ｓｕｐｐｌｙ

第一个参数　ｄｅｖ中含有设备的名字，即ｃｏｎｓｕｍｅｒ　ｎａｍｅ，第二个参数为受电引脚的名字，即　ｓｕｐｐｌｙ　ｎａｍｅ，两者即为ｉｎｉｔ＿ｄａｔａ中的ｃｏｓｕｍｅｒ＿ｓｕｐｐｌｙ的映射。以此为参数遍历ｒｅｇｕｌａｔｏｒ链表，可找到对应的ｓｔｒｕｃｔ　ｒｅｇｕｌａｔｏｒ．

２）剩下的一些操作函数回会以ｒｅｇｕｌａｔｏｒ＿ｇｅｔ的返回值为参数，如ｒｅｇｕｌａｔｏｒ＿ｇｅｔ

参考博客： http://www.wowotech.net/pm_subsystem/regulator_driver.html

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