Linux驅動 | 充電芯片bq24735調試，你學會了嗎？

作者：土豆居士 2022-04-12 11:54:19

在驅動層，主要是兩大模塊，與電池監控（fuelgauge）和與充放電管理（charger）相關的驅動（對應圖中的battery.c和charger.c）,這兩大模塊主要處理硬件相關的邏輯，在硬件狀態發生變化時，會觸發相關的中斷，驅動層會調用相應的中斷函數，并更新修改相應的psy節點值。

一、bq24735簡介

bq24735 是一款高效率同步電池充電器。

當系統供電需求暫時高于適配器最大供電水平的時候， bq24735 使用智能加速技術來允許電池向系統中釋放能量，這樣的話將保護適配器不被損壞。

bq24735 為滿足自動系統電源選擇的需要，使用 2 個充電泵來分別驅動 n-通道 MOSFET (ACFET, RBFET 和 BATFET) 。

SMBus(I2C總線) 控制的輸入電流, 充電電流, 和充電電壓DAC允許非常高的調節精度，此調節精度可通過系統功率管理微控制器很容易地進行編程。

bq24735 使用內部輸入電流寄存器或者外部ILIM引腳來減緩PWM調制速度以減小充電電流。

二、Linux內核充電架構

要想理解bq24735驅動，必須首先理解Android供電系統框架，最重要的知識點是power supply。

1. Android供電系統框架

power supply(以下簡稱psy)是Linux中從供電驅動抽象出來的子系統，是Linux電源管理的重要組成部分。

psy是一個中間層，在kernel中是屬于設備驅動的一部分，psy的作用主要是向用戶空間匯總各類供電的狀態信息。

抽象出來的各類信息稱為property，比如供電設備是否連接就對應著POWER_SUPPLY_PROP_ONLINE。

2. power supply功能

power_supply的軟件架構：

power supply framework功能包括：

抽象PSY設備的共性，向用戶空間提供統一的API;
為底層PSY驅動的編寫，提供簡單、統一的方式，同時封裝并實現公共邏輯。

power supply class位于drivers/power/目錄中，主要由3部分組成(可參考下圖的軟件架構)：

1)power_supply_core，用于抽象核心數據結構、實現公共邏輯。位于drivers/power/power_supply_core.c中。
2)power_supply_sysfs，實現sysfs以及uevent功能。位于drivers/power/power_supply_sysfs.c中。
3)power_supply_leds，基于Linux led class，提供PSY設備狀態指示的通用實現。位于drivers/power/power_suppply_leds.c中。

最后，驅動工程師可以基于power supply class，實現具體的PSY drivers，主要處理平臺相關、硬件相關的邏輯。這些drivers都位于drivers/power/power_supply目錄下。

3. 驅動層功能

在驅動層，主要是兩大模塊，與電池監控(fuelgauge)和與充放電管理(charger)相關的驅動(對應圖中的battery.c和charger.c),這兩大模塊主要處理硬件相關的邏輯，在硬件狀態發生變化時，會觸發相關的中斷，驅動層會調用相應的中斷函數，并更新修改相應的psy節點值。

fuelgauge驅動主要是負責向上層android系統提供當前電池的電量以及健康狀態信息等等，另外除了這個以外，它也向charger驅動提供電池的相關信息;charger驅動主要負責電源線的插拔檢測，以及充放電的過程管理。

對于battery管理，硬件上有電量計IC和充放電IC，當然有些廠家為了成本的考慮，也會把電量計和充放電功能集成到一個IC上，更有甚者，可能會把PMU功能也集成在一塊硅面上。

4. 其他問題

問：android怎么知道當前是什么供電，充電中與否?

答：uevent機制(實質是net_link方式的socket)(廣泛應用于hotplug)，充電插入與斷開時，內核通過發送uevent信息，告訴android。

問：android如何知道各種參數并更新的?

答：通過kobject_uevent發送通知給上層，上層讀取sys相關文件屬性。

以下是某平臺sysfs文件目錄：

root@********_arm64:/sys/class # pwd
sys/class/power_supply
root@********_arm64:/sys/class/power_supply # ls
ac
battery
bq24735@5-0009
usb
root@********_arm64:/sys/class/power_supply # cd bq24735@5-0009
cd bq24735@5-0009
root@*********_arm64:/sys/class/power_supply/bq24735@5-0009 # ls
device
online
power
status
subsystem
type
uevent

三、bq24735驅動實現

下面基于某款soc來講解如何讓我們的產品支持bq24735。

1. 硬件連接圖圖

下面是一個典型的bq24735電路連接圖：

當沒有電源供電的時候，bq24735會直接將電池傳遞給降壓電路，給系統供電當有電源供電的時候，bq24735會給電池充電。

2. 引腳說明

在此我們只介紹與驅動相關的引腳：

3. 寄存器

bq24735用到的寄存器如下：

充電選項寄存器Charge Options Register [reset = 0x12H]。

其中最重要的兩個位bit[4]/bit[0] bit:[4]。

0: AC adapter不在 (ACDET < 2.4 V)  
1: AC adapter存在(ACDET > 2.4 V)

bit:[0]：

0: 使能充電
1: 抑制充電

該寄存器為可讀寫，如果要判斷當前是否在充電，則可以讀取該寄存器，通過判斷bit[0]是否為0來確認如果要判斷當前是否存在，則可以讀取該寄存器，通過判斷bit[4]是否為1來確認

充電電流寄存器Charge Current Register (0x14H)

通過該寄存器可以設置充電電流。

比如我們要設置充電電流為3072mA。

該值為2048+1024，將對應的bite[10]/[11]為1，其他位為0。

1100 0000 0000

即設置該寄存器值為：0xC00。

充電電壓寄存器Charge Voltage Register (0x15H)。

該寄存器設置方法類似于充電電流寄存器。

輸入電流Input Current Register (0x3FH)。

該寄存器設置方法類似于充電電流寄存器。

0xfe,0xff 這兩個寄存器分別讀取MANUFACTURER_ID和DEVICE_ID。

這兩個值分別為：0x0040、0x000B。。

驅動初始化時可以通過讀取這兩個寄存器的值來判斷，驅動是否和硬件匹配。。

注意: 通常寄存器0x14、0x15、0x3F值需要詢問硬件工程師。

4. 設備樹

bq24735@9 {
 compatible = "ti,bq24735";
 reg = <0x9>;
 ti,ac-detect-gpios = <&gpio 72 0x1>;
 ti,charge-current =<0x600>;
 ti,charge-voltage=<0x41a0>;
 ti,input-current =<0x800>;
}

參數說明：

compatible ：用于和驅動的結構體i2c_driver的driver.of_match_table->compatible屬性進行匹配
reg:bq24735從設備地址(I2C)
ti,ac-detect-gpios:中斷使用的gpio，第三個參數是該pin默認電平
ti,charge-current ：充電電流
ti,charge-voltage ：充電電壓
ti,input-current  ：輸入電流

5. 驅動講解

驅動文件內核代碼中已經有該驅動。

drivers\power\bq24735-charger.c

但是該驅動往往需要修改以適配實際的方案。

該驅動是基于I2C總線，對應結構體變量定義如下：

static struct i2c_driver bq24735_charger_driver = {
 .driver = {
  .name = "bq24735-charger",
  .owner = THIS_MODULE,
  .of_match_table = bq24735_match_ids,
 },
 .probe = bq24735_charger_probe,
 .remove = bq24735_charger_remove,
 .id_table = bq24735_charger_id,
};

主要函數。

static bool bq24735_charger_is_present(struct bq24735 *charger)
判斷bq24735 是否存在
其實就是讀取寄存器0x12的值，判斷bit[4]值是否為1
static int bq24735_charger_is_charging(struct bq24735 *charger)
判斷bq24735 是否在充電
其實就是讀取寄存器0x12的值，判斷bit[0]值是否為0
static inline int bq24735_enable_charging(struct bq24735 *charger)
使能充電
將寄存器寄存器0x12的bit[0]置0
static inline int bq24735_disable_charging(struct bq24735 *charger)
禁止充電
將寄存器寄存器0x12的bit[0]置1
static int bq24735_config_charger(struct bq24735 *charger)
配置充電電壓(寄存器0x15)、充電電流(寄存器0x14)、輸入電流(寄存器0x3f)
static irqreturn_t bq24735_charger_isr(int irq, void *devid)
中斷處理函數，
當bq24735充電狀態發生變化的時候，會發送中斷給cpu
此時可以通過I2C來讀取寄存器0x12的內容來獲取bq24735當前狀態
static int bq24735_charger_get_property(struct power_supply *psy,
     enum power_supply_property psp,
     union power_supply_propval *val)
提供給power supply子系統的回調函數
該函數用于獲取bq24735當前狀態

狀態包括
enum {
 POWER_SUPPLY_STATUS_UNKNOWN = 0,
 POWER_SUPPLY_STATUS_CHARGING,  //正在充電
 POWER_SUPPLY_STATUS_DISCHARGING, 
 POWER_SUPPLY_STATUS_NOT_CHARGING,//沒有充電
 POWER_SUPPLY_STATUS_FULL,//充滿
};

probe流程

此處檢測MANUFACTURER_ID和DEVICE_ID流程稍做了修改，只有bq24735 present的時候才會check并配置。

此外還有個最重要的機構體。

 supply_desc->name = name;
 supply_desc->type = POWER_SUPPLY_TYPE_MAINS;
 supply_desc->properties = bq24735_charger_properties;
 supply_desc->num_properties = ARRAY_SIZE(bq24735_charger_properties);
 supply_desc->get_property = bq24735_charger_get_property;
supply_desc->properties
 提供給power supply架構可以訪問的命令的集合，
 這些命令需要在函數supply_desc->get_property增加對應的命令代碼
supply_desc->get_property
 power supply會定時通過該回調函數獲取充電芯片是否在線、是否在充電等狀態

代碼架構：

這個架構是一口君根據項目中平臺所畫的架構，其他平臺架構可能會有所不同，需要具體問題具體分析。

四、 log

下面log是開機啟動流程log，第一步用電池供電啟動。

啟動后再插入電源充電，插入電源后，bq24735會觸發中斷：

然后再斷開電源停止充電。

責任編輯：武曉燕來源：一口Linux

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