【Linux驱动】充电芯片bq24735调试详解

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【Linux驱动】充电芯片bq24735调试详解

一、bq24735简介

bq24735 是一款高效率同步电池充电器。

当系统供电需求暂时高于适配器最大供电水平的时候, bq24735 使用智能加速技术来允许电池向系统中释放能量,这样的话将保护适配器不被损坏。

bq24735 为满足自动系统电源选择的需要,使用 2 个充电泵来分别驱动 n-通道 MOSFET (ACFET, RBFET 和 BATFET) 。

SMBus(I2C总线) 控制的输入电流, 充电电流, 和充电电压DAC允许非常高的调节精度,此调节精度可通过系统功率管理微控制器很容易地进行编程。

bq24735 使用内部输入电流寄存器或者外部ILIM引脚来减缓PWM调制速度以减小充电电流。

二、Linux内核充电架构

要想理解bq24735驱动,必须首先理解Android供电系统框架,最重要的知识点是power supply。

1. Android供电系统框架

​​

power supply(以下简称psy)是Linux中从供电驱动抽象出来的子系统,是Linux电源管理的重要组成部分。

psy是一个中间层,在kernel中是属于设备驱动的一部分,psy的作用主要是向用户空间汇总各类供电的状态信息。

抽象出来的各类信息称为property,比如供电设备是否连接就对应着POWER_SUPPLY_PROP_ONLINE

2. power supply功能

power_supply的软件架构:

power supply framework功能包括:

  1. 抽象PSY设备的共性,向用户空间提供统一的API;
  2. 为底层PSY驱动的编写,提供简单、统一的方式,同时封装并实现公共逻辑。

power supply class位于drivers/power/目录中,主要由3部分组成(可参考下图的软件架构):

  • 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。
  • 3)power_supply_leds,基于Linux led class,提供PSY设备状态指示的通用实现。位于drivers/power/power_suppply_leds.c中。

最后,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/power_supply目录下。

3. 驱动层功能

在驱动层,主要是两大模块,与电池监控(fuelgauge)和与充放电管理(charger)相关的驱动(对应图中的battery.c和charger.c),这两大模块主要处理硬件相关的逻辑,在硬件状态发生变化时,会触发相关的中断,驱动层会调用相应的中断函数,并更新修改相应的psy节点值。

fuelgauge驱动主要是负责向上层android系统提供当前电池的电量以及健康状态信息等等,另外除了这个以外,它也向charger驱动提供电池的相关信息;charger驱动主要负责电源线的插拔检测,以及充放电的过程管理。

对于battery管理,硬件上有电量计IC和充放电IC,当然有些厂家为了成本的考虑,也会把电量计和充放电功能集成到一个IC上,更有甚者,可能会把PMU功能也集成在一块硅面上。

4. 其他问题

问:android怎么知道当前是什么供电,充电中与否?

答:uevent机制(实质是net_link方式的socket)(广泛应用于hotplug),充电插入与断开时,内核通过发送uevent信息,告诉android。

问:android如何知道各种参数并更新的?

答:通过kobject_uevent发送通知给上层,上层读取sys相关文件属性

以下是某平台sysfs文件目录

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                                                                              
复制代码

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三、bq24735驱动实现

下面基于某款soc来讲解如何让我们的产品支持bq24735。

1. 硬件连接图图

下面是一个典型的bq24735电路连接图:  当没有电源供电的时候,bq24735会直接将电池传递给降压电路,给系统供电 当有电源供电的时候,bq24735会给电池充电。

2. 引脚说明

在此我们只介绍与驱动相关的引脚

3. 寄存器

bq24735用到的寄存器如下:

  1. 充电选项寄存器Charge Options Register [reset = 0x12H]

 其中最重要的两个位bit[4]/bit[0] bit:[4]

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

0: 使能充电
1: 抑制充电
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该寄存器为可读写, 如果要判断当前是否在充电,则可以读取该寄存器,通过判断bit[0]是否为0来确认 如果要判断当前是否存在,则可以读取该寄存器,通过判断bit[4]是否为1来确认

  1. 充电电流寄存器Charge Current Register (0x14H)

通过该寄存器可以设置充电电流。

比如我们要设置充电电流为3072mA,
该值为2048+1024,将对应的bite[10]/[11]为1,其他位为0

1100 0000 0000
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即设置该寄存器值为:0xC00

  1. 充电电压寄存器Charge Voltage Register (0x15H)  该寄存器设置方法类似于充电电流寄存器

  2. 输入电流Input Current Register (0x3FH)  该寄存器设置方法类似于充电电流寄存器

  3. 0xfe,0xff 这两个寄存器分别读取MANUFACTURER_ID和DEVICE_ID

这两个值分别为:0x0040、0x000B

驱动初始化时可以通过读取这两个寄存器的值来判断,驱动是否和硬件匹配。

注意: 通常寄存器0x14、0x15、0x3F值需要询问硬件工程师

4. 设备树

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>;
}
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参数说明

compatible :用于和驱动的结构体i2c_driver的driver.of_match_table->compatible属性进行匹配
reg:bq24735从设备地址(I2C)
ti,ac-detect-gpios:中断使用的gpio,第三个参数是该pin默认电平
ti,charge-current :充电电流
ti,charge-voltage :充电电压
ti,input-current  :输入电流
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5. 驱动讲解

  1. 驱动文件 内核代码中已经有该驱动
drivers\power\bq24735-charger.c
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但是该驱动往往需要修改以适配实际的方案。

该驱动是基于I2C总线,对应结构体变量定义如下:

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,
};
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  1. 主要函数
static bool bq24735_charger_is_present(struct bq24735 *charger)
判断bq24735 是否存在
其实就是读取寄存器0x12的值,判断bit[4]值是否为1
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static int bq24735_charger_is_charging(struct bq24735 *charger)
判断bq24735 是否在充电
其实就是读取寄存器0x12的值,判断bit[0]值是否为0
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static inline int bq24735_enable_charging(struct bq24735 *charger)
使能充电
将寄存器寄存器0x12的bit[0]置0
static inline int bq24735_disable_charging(struct bq24735 *charger)
禁止充电
将寄存器寄存器0x12的bit[0]置1
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static int bq24735_config_charger(struct bq24735 *charger)
配置充电电压(寄存器0x15)、充电电流(寄存器0x14)、输入电流(寄存器0x3f)
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static irqreturn_t bq24735_charger_isr(int irq, void *devid)
中断处理函数,
当bq24735充电状态发生变化的时候,会发送中断给cpu
此时可以通过I2C来读取寄存器0x12的内容来获取bq24735当前状态
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static int bq24735_charger_get_property(struct power_supply *psy,
					enum power_supply_property psp,
					union power_supply_propval *val)
提供给power supply子系统的回调函数
该函数用于获取bq24735当前状态

状态包括
enum {
	POWER_SUPPLY_STATUS_UNKNOWN = 0,
	POWER_SUPPLY_STATUS_CHARGING,  //正在充电
	POWER_SUPPLY_STATUS_DISCHARGING, 
	POWER_SUPPLY_STATUS_NOT_CHARGING,//没有充电
	POWER_SUPPLY_STATUS_FULL,//充满
};
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  1. probe流程

此处检测MANUFACTURER_ID和DEVICE_ID流程稍做了修改,只有bq24735 present的时候才会check并配置

此外还有个最重要的机构体

	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;
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supply_desc->properties
	提供给power supply架构可以访问的命令的集合,
	这些命令需要在函数supply_desc->get_property增加对应的命令代码
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supply_desc->get_property
	power supply会定时通过该回调函数获取充电芯片是否在线、是否在充电等状态
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  1. 代码架构  这个架构是一口君根据项目中平台所画的架构,其他平台架构可能会有所不同, 需要具体问题具体分析。

四、 log

下面log是开机启动流程log, 第一步 用电池供电启动

 启动后再插入电源充电, 插入电源后,bq24735会触发中断:  然后再断开电源停止充电

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