驱动开发硬核特训 · Day 14：深入理解 Power 管理驱动架构与实战应用

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在嵌入式系统中，Power（电源）管理驱动既关乎系统稳定性，又直接影响功耗与续航，是系统设计中绕不开的核心模块。今天我们通过理论+实战的形式，一次性讲清楚：

• Linux 中电源管理驱动的核心框架
• Regulator 子系统的结构与接口
• 电源树（Power Tree）与设备树的关系
• 实战解析：i.MX8MP 平台下 PCA9450 PMIC 的驱动工作机制

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一、Linux 电源管理驱动体系概览

Linux 电源管理分为以下三个层次：

层次	内容	说明
系统级管理	suspend/resume，runtime PM	由电源管理核心子系统协调进行
子系统级管理	CPUFreq、Devfreq、Regulator	管理不同类别设备的电源行为
驱动级控制	PMIC 驱动、电源域、GPIO 控制	对具体硬件进行控制、管理寄存器

我们今天的重点是regulator 框架下的电源驱动，常用于处理 LDO、BUCK 这类片上 PMIC 模块的控制逻辑。

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二、Regulator 框架基本概念

Regulator 框架是 Linux 电源管理子系统的一部分，主要用来：

• 控制电压输出（如 BUCK、LDO）
• 在设备需要时提供电源、关闭电源
• 动态调节电压（如根据工作负载切换不同电压档位）

它的核心结构包括：

struct regulator_desc {
    const char *name;     // 电源名称，如 buck1
    int id;               // 电源编号
    const struct regulator_ops *ops; // 驱动操作集
    ...
};

驱动需要实现一组 regulator_ops 接口，如下：

struct regulator_ops {
    int (*enable)(struct regulator_dev *rdev);
    int (*disable)(struct regulator_dev *rdev);
    int (*is_enabled)(struct regulator_dev *rdev);
    int (*set_voltage_sel)(...);
    int (*get_voltage_sel)(...);
    ...
};

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三、设备树中的电源模型与 phandle 引用机制

在设备树中，设备的电源依赖使用 phandle 来建立连接。例如：

buck2: regulator@2 {
    compatible = "regulator-fixed";
    regulator-name = "buck2";
    regulator-min-microvolt = <900000>;
    regulator-max-microvolt = <900000>;
};

cpu0: cpu@0 {
    device_type = "cpu";
    compatible = "arm,cortex-a53";
    cpu-supply = <&buck2>; // 使用 phandle 引用 buck2 节点
};

这代表：cpu0 的供电依赖 buck2。

在驱动中通过 of_parse_phandle() 获取电源节点，并用 devm_regulator_get() 接口建立依赖：

supply = devm_regulator_get(&pdev->dev, "cpu");
regulator_enable(supply);

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四、PCA9450 驱动实例简析

在 NXP 的 i.MX8MP 平台中，PCA9450 是一个典型的 PMIC 芯片，提供多个 BUCK 和 LDO 通道。

设备树部分如下：

pmic: pca9450@25 {
    compatible = "nxp,pca9450a";
    reg = <0x25>;
    regulators {
        buck1_reg: BUCK1 {
            regulator-name = "buck1";
            regulator-min-microvolt = <700000>;
            regulator-max-microvolt = <1400000>;
            regulator-boot-on;
        };
        ...
    };
};

驱动中注册每个电源通道：

rdev = devm_regulator_register(pca9450->dev, desc, &config);

并实现每个通道的操作逻辑，包括电压调节、开关控制、DVS 支持等。

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五、电源树与系统电源依赖管理

电源树（Power Tree）是整个板级系统的供电架构图。例如：

• BUCK1 → CPU_A
• BUCK2 → SOC
• LDO1 → DDR
• LDO2 → I2C 传感器

在设备树中通过 <&buckX> 建立这些依赖关系，确保在设备 probe 时自动 enable 对应电源。

Linux 内核通过 regulator 框架实现：

• 调用 regulator_enable() 自动打开电源
• 使用 regulator_set_voltage() 设置需要的电压

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六、调试技巧与验证命令

# 查看注册的 regulator
cat /sys/class/regulator/*/name
cat /sys/class/regulator/*/state
cat /sys/class/regulator/*/microvolts

# 查看绑定信息
ls /sys/bus/i2c/devices/0-0025/regulator.*

如果在设备树中添加了 regulator-always-on 或 regulator-boot-on，则系统启动时该电源会自动打开。

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七、常见问题解答（Q&A）

Q1：设备树中 regulator-name 有什么作用？

这是注册到内核中的 regulator 名称，供 regulator_get() 使用。

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Q2：没有硬件是否能模拟 regulator ？

可以通过 regulator-dummy 模拟一个虚拟供电器，常用于测试场景。

dummy_reg: dummy {
    compatible = "regulator-dummy";
    regulator-name = "dummy";
};

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Q3：BUCK 与 LDO 有何区别？

项目	BUCK（降压）	LDO（线性稳压）
原理	开关控制、效率高	电阻电流分压、简单
效率	高（>80%）	低（50~70%）
用途	核心供电	IO、低电流场景

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八、总结提炼

关键点	说明
Regulator 框架	管理系统中电源开关、调压、依赖关系
设备树配合	使用 <&buckX> + cpu-supply 实现供电绑定
驱动实现	实现 regulator_desc + regulator_ops 注册每个电源
实战关键	理解 power tree 与驱动初始化之间的供电依赖

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推荐配套阅读

《设备树深度解析：理论 + 实践全指南》

《驱动开发硬核特训 · Day 8：平台 vs 总线驱动模型》

《驱动开发硬核特训 · Day 11：虚拟总线驱动模型原理与实践》

视频教程请关注 B 站：“嵌入式 Jerry”

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