1. 前言Regulator，中文名翻譯為“穩(wěn)定器”，在電子工程中，是voltage regulator（穩(wěn)壓器）或者current regulator（穩(wěn)流器）的簡稱，指可以自動(dòng)維持恒定電壓（或電流）的裝置。 voltage regulator最早應(yīng)用于功放電路中，主要用于濾除電源紋波（100或者120Hz）和噪聲，以及避免“輸出電壓隨負(fù)載的變化而變化”的情況。后來，隨著IC級(jí)別的regulator的出現(xiàn)（便宜了），voltage regulator幾乎存在于任何的電子設(shè)備中。例如我們常見的嵌入式設(shè)備中，基本上每一種電壓，都是經(jīng)過regulator輸出的。 相比較voltage regulator的廣泛使用，很少見到current regulator的應(yīng)用場景（相信大多數(shù)的嵌入式工程師都沒有接觸過）。它一般存在于電流源中，除此之外，它廣泛存在于近年來新興的LED照明設(shè)備中。current regulator在LED設(shè)備中的作用主要有兩個(gè)：避免驅(qū)動(dòng)電流超出最大額定值，影響其可靠性；獲得預(yù)期的亮度要求，并保證各個(gè)LED亮度、色度的一致性。 雖然原理比較復(fù)雜，但從設(shè)備驅(qū)動(dòng)的角度看，regulator的控制應(yīng)該很簡單，就是輸出的enable/disable、輸出電壓或電流的大小的控制。那么，linux kernel的regulator framework到底要做什么呢？這就是本文的目的：弄清楚regulator framework背后思考，并總結(jié)出其軟件架構(gòu)（和common clock framework類似，consumer/provider/core）。 注1：有關(guān)regulator的描述，參考自“http://sound./articles/vi-regulators.html”。 注2：kernel中有關(guān)regulator framework的介紹寫的相當(dāng)好（Documentation\power\regulator\*），因此本文大部分內(nèi)容會(huì)參考這些文件。 2. 背后的思考Linux regulator framework的目的很直接：提供標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)核接口，控制系統(tǒng)的voltage/current regulators，并提供相應(yīng)的機(jī)制，在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，動(dòng)態(tài)改變r(jià)egulators的輸出，以達(dá)到省電的目的。 看似簡單的背后，有些因素不得不考慮。 1）最重要的，就是安全性：
2）系統(tǒng)中大部分的設(shè)備，都沒有動(dòng)態(tài)更改regulator配置的需求，甚至連enable/disable都懶得關(guān)心的，framework需要考慮這種情況，盡量簡化接口。 3）會(huì)存在同一個(gè)regulator向多個(gè)設(shè)備提供power的情況，如果這些設(shè)備的需求不同怎么辦？ 4）regulator之間是否可以級(jí)聯(lián)？如果可以，怎么處理？ 這些思考最終都會(huì)反映到軟件設(shè)計(jì)上，具體可參考如下的軟件架構(gòu)。 3. 軟件架構(gòu)基于上面的思考，regulator framework的軟件架構(gòu)如下：
除了machine之外，基本上和common clock framework的consumer/provider框架類似。 3.1 machine machine的主要功能，是使用軟件語言（struct regulator_init_data），靜態(tài)的描述regulator在板級(jí)的物理現(xiàn)狀，包括： 1）前級(jí)regulator（即該regulator的輸入是另一個(gè)regulator的輸出，簡稱supply regulator）和后級(jí)regulator（即該regulator的輸出是其它regulator的輸入，簡稱consumer regulator）。
2）該regulator的物理限制（struct regulation_constraints），包括：
這些限制關(guān)系到系統(tǒng)安全，因此必須小心配置。配置完成后，在系統(tǒng)運(yùn)行的整個(gè)過程中，它們都不會(huì)再改變了。 3.2 driver driver模塊的功能，是從regulator driver的角度，抽象regulator設(shè)備。 1）使用struct regulator_desc描述regulator的靜態(tài)信息，包括：名字、supply regulator的名字、中斷號(hào)、操作函數(shù)集（struct regulator_ops）、使用regmap時(shí)相應(yīng)的寄存器即bitmap等等。 2）使用struct regulator_config，描述regulator的動(dòng)態(tài)信息（所謂的動(dòng)態(tài)信息，體現(xiàn)在struct regulator_config變量都是局部變量，因此不會(huì)永久保存），包括struct regulator_init_data指針、設(shè)備指針、enable gpio等等。 3）提供regulator的注冊(cè)接口（regulator_register/devm_regulator_register），該接口接受描述該regulator的兩個(gè)變量的指針：struct regulator_desc和struct regulator_config，并分配一個(gè)新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（struct regulator_dev，從設(shè)備的角度描述regulator），并把靜態(tài)指針（struct regulator_desc）和動(dòng)態(tài)指針（struct regulator_config）提供的信息保存在其中。 4）最后，regulator driver將以為struct regulator_dev指針為對(duì)象，對(duì)regulator進(jìn)行后續(xù)的操作。 3.3 consumer consumer的功能，是從regulator consumer的角度，抽象regulator設(shè)備（struct regulator），并提供regulator操作相關(guān)的接口。包括： 3.4 core core負(fù)責(zé)上述邏輯的具體實(shí)現(xiàn)，并以sysfs的形式，向用戶空間提供接口。 4. 接口匯整本節(jié)對(duì)regulator framework向各個(gè)層次提供的API做一個(gè)匯整，具體細(xì)節(jié)會(huì)在后續(xù)的文章中詳細(xì)描述。 4.1 consumer模塊向內(nèi)核空間consumer提供的接口 regulator framework向內(nèi)核空間consumer提供的接口位于“include/linux/regulator/consumer.h”中，包括regulator的獲取、使能、修改等接口，如下。 1）struct regulator struct regulator結(jié)構(gòu)用于從consumer的角度抽象一個(gè)regulator，consumer不需要關(guān)心該結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，當(dāng)作一個(gè)句柄使用即可（類似struct clk）。 2）regulator的get/put接口 1: struct regulator *__must_check regulator_get(struct device *dev, 2: const char *id); 3: struct regulator *__must_check devm_regulator_get(struct device *dev, 4: const char *id); 5: struct regulator *__must_check regulator_get_exclusive(struct device *dev, 6: const char *id); 7: struct regulator *__must_check devm_regulator_get_exclusive(struct device *dev, 8: const char *id); 9: struct regulator *__must_check regulator_get_optional(struct device *dev, 10: const char *id); 11: struct regulator *__must_check devm_regulator_get_optional(struct device *dev, 12: const char *id); 13: void regulator_put(struct regulator *regulator); 14: void devm_regulator_put(struct regulator *regulator);
3）supply alias相關(guān)的接口 1: int regulator_register_supply_alias(struct device *dev, const char *id, 2: struct device *alias_dev, 3: const char *alias_id); 4: void regulator_unregister_supply_alias(struct device *dev, const char *id); 5:
6: int devm_regulator_register_supply_alias(struct device *dev, const char *id, 7: struct device *alias_dev, 8: const char *alias_id); 9: void devm_regulator_unregister_supply_alias(struct device *dev, 10: const char *id); 11:
12: int devm_regulator_bulk_register_supply_alias(struct device *dev, 13: const char *const *id, 14: struct device *alias_dev, 15: const char *const *alias_id, 16: int num_id); 17: void devm_regulator_bulk_unregister_supply_alias(struct device *dev, 18: const char *const *id, 19: int num_id);
4）regulator的控制、狀態(tài)獲取接口 1: int __must_check regulator_enable(struct regulator *regulator); 2: int regulator_disable(struct regulator *regulator); 3: int regulator_force_disable(struct regulator *regulator); 4: int regulator_is_enabled(struct regulator *regulator); 5: int regulator_disable_deferred(struct regulator *regulator, int ms); 6:
7: int regulator_can_change_voltage(struct regulator *regulator); 8: int regulator_count_voltages(struct regulator *regulator); 9: int regulator_list_voltage(struct regulator *regulator, unsigned selector); 10: int regulator_is_supported_voltage(struct regulator *regulator, 11: int min_uV, int max_uV); 12: unsigned int regulator_get_linear_step(struct regulator *regulator); 13: int regulator_set_voltage(struct regulator *regulator, int min_uV, int max_uV); 14: int regulator_set_voltage_time(struct regulator *regulator, 15: int old_uV, int new_uV); 16: int regulator_get_voltage(struct regulator *regulator); 17: int regulator_sync_voltage(struct regulator *regulator); 18: int regulator_set_current_limit(struct regulator *regulator, 19: int min_uA, int max_uA); 20: int regulator_get_current_limit(struct regulator *regulator); 21:
22: int regulator_set_mode(struct regulator *regulator, unsigned int mode); 23: unsigned int regulator_get_mode(struct regulator *regulator); 24: int regulator_set_optimum_mode(struct regulator *regulator, int load_uA); 25:
26: int regulator_allow_bypass(struct regulator *regulator, bool allow); 27:
28: struct regmap *regulator_get_regmap(struct regulator *regulator); 29: int regulator_get_hardware_vsel_register(struct regulator *regulator, 30: unsigned *vsel_reg, 31: unsigned *vsel_mask); 32: int regulator_list_hardware_vsel(struct regulator *regulator, 33: unsigned selector); 34:
5）bulk型的操作（一次操作多個(gè)regulator） 1: int regulator_bulk_register_supply_alias(struct device *dev, 2: const char *const *id, 3: struct device *alias_dev, 4: const char *const *alias_id, 5: int num_id); 6: void regulator_bulk_unregister_supply_alias(struct device *dev, 7: const char * const *id, int num_id); 8: int __must_check regulator_bulk_get(struct device *dev, int num_consumers, 9: struct regulator_bulk_data *consumers); 10: int __must_check devm_regulator_bulk_get(struct device *dev, int num_consumers, 11: struct regulator_bulk_data *consumers); 12: int __must_check regulator_bulk_enable(int num_consumers, 13: struct regulator_bulk_data *consumers); 14: int regulator_bulk_disable(int num_consumers, 15: struct regulator_bulk_data *consumers); 16: int regulator_bulk_force_disable(int num_consumers, 17: struct regulator_bulk_data *consumers); 18: void regulator_bulk_free(int num_consumers, 19: struct regulator_bulk_data *consumers); 6）notifier相關(guān)的接口 1: int regulator_register_notifier(struct regulator *regulator, 2: struct notifier_block *nb); 3: int regulator_unregister_notifier(struct regulator *regulator, 4: struct notifier_block *nb);
7）其它接口 1: /* driver data - core doesn't touch */ 2: void *regulator_get_drvdata(struct regulator *regulator); 3: void regulator_set_drvdata(struct regulator *regulator, void *data);
4.2 consumer模塊向用戶空間consumer提供的接口 用戶空間程序可以通過sysfs接口，使用regulator，就像內(nèi)核空間consumer一樣。這些接口由“drivers/regulator/userspace-consumer.c”實(shí)現(xiàn)，主要包括：
4.3 machine模塊向regulator driver提供的接口 machine模塊主要提供struct regulator_init_data、struct regulation_constraints constraints等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于描述板級(jí)的regulator配置，具體可參考3.1中介紹。 4.4 driver模塊向regulator driver提供的接口 regulator framework向regulator driver提供的接口位于“include/linux/regulator/driver.h”中，包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)抽象、regulator注冊(cè)等。 1）struct regulator_desc、struct regulator_config和struct regulator_dev 見3.2中的介紹。 2）regulator設(shè)備的注冊(cè)接口 1: struct regulator_dev * 2: regulator_register(const struct regulator_desc *regulator_desc, 3: const struct regulator_config *config); 4: struct regulator_dev * 5: devm_regulator_register(struct device *dev, 6: const struct regulator_desc *regulator_desc, 7: const struct regulator_config *config); 8: void regulator_unregister(struct regulator_dev *rdev); 9: void devm_regulator_unregister(struct device *dev, struct regulator_dev *rdev); 見3.2中的介紹。 3）其它接口，請(qǐng)參考后續(xù)的文章。 4.5 core模塊向用戶空間提供的sysfs接口 regulator設(shè)備在內(nèi)核中是以regulator class的形式存在的，regulator core通過class->dev_groups的方式，提供了一些默認(rèn)的attribute，包括：
另外，如果regulator driver需要提供更多的attribute（如狀態(tài)、最大/最小電壓等等），可以調(diào)用add_regulator_attributes接口，主動(dòng)添加。 原創(chuàng)文章，轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)注明出處。蝸窩科技，www.。 標(biāo)簽: Linux framework regulator 軟件架構(gòu) 評(píng)論：
tigger
2015-03-24 11:26 hi wowo
我有個(gè)問題想請(qǐng)教，我的理解，arm的電，都是靠PMIC給供的。那PMIC的電，跟regulator是怎么對(duì)應(yīng)上的呢？？物理上肯定是有連線的。 或者說，比如一個(gè)regulator是vdd1v8，那這個(gè)肯定是PMIC那邊的1V8供過來的？還是隨便一個(gè)regulator，只是軟件寫成1v8，然后PMIC就會(huì)出這個(gè)電？
wowo
2015-03-24 14:38 @tigger：tigger,我不是很明白您的意思。PMIC是一個(gè)硬件設(shè)備，regulator也是硬件設(shè)備。只不過，大多數(shù)時(shí)候，regulator集成在PMIC的內(nèi)部了，因此會(huì)出現(xiàn);類似下面的設(shè)備拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（以DTS的形式）：
PMICx { avdd0 { }; vcc1_8 { }; ... }; driver的編寫形式為： pmic_probe { ... regulator_register(1...); regulator_register(2...); ... }; 因此regulator的控制（包括enable、disable、modify value等），還是需要依賴parent driver（PMIC）的實(shí)現(xiàn)的。 |
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