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於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調製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中是屬於設備驅動的一部分,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的軟體架構:
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,同時封裝並實現公共邏輯。
power supply class位於drivers/power/目錄中,主要由3部分組成(可參考下圖的軟體架構):
- 1)power_supply_core,用於抽象核心數據結構、實現公共邏輯。位於drivers/power/power_supply_core.c中。
- 2)power_supply_sysfs,實現sysfs以及uevent功能。位於drivers/power/power_supply_sysfs.c中。
- 3)power_supply_leds,基於Linux led class,提供PSY設備狀態指示的通用實現。位於drivers/power/power_suppply_leds.c中。
最後,驅動工程師可以基於power supply class,實現具體的PSY drivers,主要處理平台相關、硬體相關的邏輯。這些drivers都位於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體相關的邏輯,在硬體狀態發生變化時,會觸發相關的中斷,驅動層會調用相應的中斷函數,並更新修改相應的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。
對於battery管理,硬體上有電量計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功能也集成在一塊矽面上。
4. 其他問題
問:android怎麼知道當前是什麼供電,充電中與否?
答:uevent機制(實質是net_link方式的socket)(廣泛應用於hotplug),充電插入與斷開時,內核通過發送uevent信息,告訴android。
問:android如何知道各種參數並更新的?
答:通過kobject_uevent發送通知給上層,上層讀取sys相關文件屬性
以下是某平台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
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三、bq24735驅動實現
下面基於某款soc來講解如何讓我們的產品支持bq24735。
1. 硬體連接圖圖
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於充電電流寄存器
- 輸入電流Input Current Register (0x3FH) 該寄存器設置方法類似於充電電流寄存器
- 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,驅動是否和硬體匹配。
注意: 通常寄存器0x14、0x15、0x3F值需要詢問硬體工程師
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 :用於和驅動的結構體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。
該驅動是基於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
該函數用於獲取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並配置
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晶片是否在線、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台所畫的架構,其他平台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
啟動後再插入電源充電, 插入電源後,bq24735會觸發中斷:
然後再斷開電源停止充電