android电池(五):电池 充电IC(PM2301)驱动分析篇

关键词:android 电池  电量计  PL2301任务初始化宏 power_supply 中断线程化

平台信息:
内核:linux2.6/linux3.0
系统:android/android4.0 
平台:samsung exynos 4210、exynos 4412 exynos 5250

作者:xubin341719(欢迎转载,请注明作者)

欢迎指正错误,共同学习、共同进步!!

完整驱动代码&规格书下载:MAX17040_PL2301

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android电池(五):电池 充电IC(PM2301)驱动分析篇

android充电这块,有的电源管理芯片内部包含充电管理,如s5pv210上常用的AT8937。我们这次用的max77686没有充电控制这块,所以我们加入一个充电IC来控制,选用PM2301.

一、PM2301和主控、电池的逻辑

如下图所示:

android电池(五):电池 充电IC(PM2301)驱动分析篇_第1张图片

1、蓝色部分:IIC控制接口这个说得太多了,好多外围器件都是通过IIC控制的,这个一定要熟悉、熟悉、熟烂了,然后可以完成比较多的工作。

2、黄色部分:中断、使能控制脚,CHG_STATUSIRQ)、 DC_IN_INTWAKE_UP) 、 PM2301_LPLPN)、CHARGER_EN(ENN)控制引脚;

IRQ:充电IC的状态,如果有动作通知主控;

WAKE_UP:如果有DC插入,产生中断通知主控;

LPN

ENN:充电IC使能;

3PM2301 、电池、系统电压的大致逻辑

标号1:系统电压有PM2301提供;

标号2PM2301给电池充电;

标号3:系统电压有电池提供;

标号:1和标号:3不同时提供电压给系统,中间有一个MOS管切换;分两种情况:

(1)、不插充电器时,有电池提供电压给系统,走通道标号:3给系统供电;

(2)、插入DC后,系统侦测到DC插入,把3的通道关闭,打开1给系统供电,同时有2给电池充电;

二、PM2301硬件电路

如下所示:

android电池(五):电池 充电IC(PM2301)驱动分析篇_第2张图片

Q5这个MOS管,就是控制系统供电的,没有充电时,VBATTVBAT+提供,充电时,VBATTSENSE_COMM提供。

控制脚对应主控的引脚:

IIC 

IIC ID 2

CHG_STATUSIRQ

 EXYNOS4_GPX1(3)

DC_IN_INTWAKE_UP

EXYNOS4_GPX0(7)

PM2301_LPLPN

EXYNOS4_GPX1(7)

CHARGER_EN(ENN)

EXYNOS4_GPL2(0)

下图为PM2301的参考电路解法,同样看到P1控制VSYSTEM电源部分的切换控制。

android电池(五):电池 充电IC(PM2301)驱动分析篇_第3张图片

下图为整个电池充电的过程控制:

Trickle modeConstant current mode (CC mode or fast charge mode)Constant voltage mode (CV mode) End of charge feature

android电池(五):电池 充电IC(PM2301)驱动分析篇_第4张图片

三、PL2301驱动部分

PL2301的硬件、工作原理做简单的解释,接下来我们分析驱动程序:

驱动用到知识点:

IIC的注册;

      任务初始化宏(在上一篇我们简单提过);

中断线程化;

1、IIC的注册

这个和上一篇所说的电量计相似;

1)、pm2301驱动部分

static const struct i2c_device_id pm2301_id[] = {
	{ "pm2301", 0 },
	{ }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(i2c, pm2301_id);

static struct i2c_driver pm2301_i2c_driver = {
	.driver	= {
		.name	= "pm2301",
	},
	.probe		= pm2301_probe,
	.remove		= __devexit_p(pm2301_remove),
	.suspend	= pm2301_suspend,
	.resume		= pm2301_resume,
	.id_table	= pm2301_id,
};

static int __init pm2301_init(void)
{
	printk(KERN_INFO "pm2301_init !!\n");
	return i2c_add_driver(&pm2301_i2c_driver);
}
module_init(pm2301_init);

(2)、平台驱动部分

arch/arm/mach-exynos/mach-smdk4x12.c

static struct i2c_board_info i2c_devs1[] __initdata = {

…………
#ifdef CONFIG_CHARGER_PM2301
	{
		I2C_BOARD_INFO("pm2301", 0x2c),
		.platform_data	= &pm2301_platform_data,
	},
#endif
…………
};

下图就是我们IIC驱动注册生成的文件;

/sys/bus/i2c/drivers/pm2301

android电池(五):电池 充电IC(PM2301)驱动分析篇_第5张图片

2、关于:pm2301_platform_data这个结构体

static struct pm2301_platform_data pm2301_platform_data = {
	.hw_init = pm2301_hw_init,//(1)、硬件接口初始化化;
	.gpio_lpn = GPIO_PM2301_LP,//(2)、结构体初始化;
	.gpio_irq = GPIO_CHARGER_STATUS,
	.gpio_enn = GPIO_CHARGER_ENABLE,
	.gpio_wakeup = GPIO_CHARGER_ONLINE,
};

arch/arm/mach-exynos/mach-smdk4x12.c

1)、硬件接口初始化

static int pm2301_hw_init(void)
{
	printk("pm2301_hw_init !!\n");

	if (gpio_request(GPIO_CHARGER_ONLINE, "GPIO_CHARGER_ONLINE"))	{
		printk(KERN_ERR "%s :GPIO_CHARGER_ONLINE request port error!\n", __func__);
		goto err_gpio_failed;
	} else {
		s3c_gpio_setpull(GPIO_CHARGER_ONLINE, S3C_GPIO_PULL_NONE);
		s3c_gpio_cfgpin(GPIO_CHARGER_ONLINE, S3C_GPIO_SFN(0));
		gpio_direction_input(GPIO_CHARGER_ONLINE);
		gpio_free(GPIO_CHARGER_ONLINE);
	}

	if (gpio_request(GPIO_CHARGER_STATUS, "GPIO_CHARGER_STATUS"))	{
		printk(KERN_ERR "%s :GPIO_CHARGER_STATUS request port error!\n", __func__);
		goto err_gpio_failed;
	} else {
		s3c_gpio_setpull(GPIO_CHARGER_STATUS, S3C_GPIO_PULL_NONE);
		s3c_gpio_cfgpin(GPIO_CHARGER_STATUS, S3C_GPIO_SFN(0));
		gpio_direction_input(GPIO_CHARGER_STATUS);
		gpio_free(GPIO_CHARGER_STATUS);
	}


	if (gpio_request(GPIO_CHARGER_ENABLE, "GPIO_CHARGER_ENABLE"))	{
		printk(KERN_ERR "%s :GPIO_CHARGER_ENABLE request port error!\n", __func__);
		goto err_gpio_failed;
	} else {
		s3c_gpio_setpull(GPIO_CHARGER_ENABLE, S3C_GPIO_PULL_NONE);
		s3c_gpio_cfgpin(GPIO_CHARGER_ENABLE, S3C_GPIO_SFN(1));
		gpio_direction_output(GPIO_CHARGER_ENABLE, 0);
		gpio_free(GPIO_CHARGER_ENABLE);
	}

	if (gpio_request(GPIO_PM2301_LP, "GPIO_PM2301_LP"))	{
		printk(KERN_ERR "%s :GPIO_PM2301_LP request port error!\n", __func__);
		goto err_gpio_failed;
	} else {
		s3c_gpio_setpull(GPIO_PM2301_LP, S3C_GPIO_PULL_NONE);
		s3c_gpio_cfgpin(GPIO_PM2301_LP, S3C_GPIO_SFN(1));
		gpio_direction_output(GPIO_PM2301_LP, 1);
		gpio_free(GPIO_PM2301_LP);
	}

	return 1;

err_gpio_failed:
	return 0;
}

2)、结构体初始化

Include/linux/pm2301_charger.h

#define GPIO_CHARGER_ONLINE		EXYNOS4_GPX0(7)//对应控制脚的主控接口
#define GPIO_CHARGER_STATUS		EXYNOS4_GPX1(3)
#define GPIO_CHARGER_ENABLE 	EXYNOS4_GPL2(0)
#define GPIO_PM2301_LP		 	EXYNOS4_GPX1(7)
struct pm2301_platform_data {
	int (*hw_init)(void);
	int gpio_enn;
	int gpio_wakeup;
	int gpio_irq;
	int gpio_lpn;
};
extern int pm2301_get_online(void);
extern int pm2301_get_status(void);

3、probe函数分析

如果你是初学者,建议多看程序,你会发现,其实驱动程序的格式大多都是相同的,如这个IIC 器件的, 队列、定时器之类的东西。

static int __devinit pm2301_probe(struct i2c_client *client,
								  const struct i2c_device_id *id)
{
	struct i2c_adapter *adapter = to_i2c_adapter(client->dev.parent);
	struct pm2301_chip *chip;
	int ret;
	printk(KERN_INFO "PM2301 probe !!\n");
//(1)、前面这部分是对IIC的初始化;
	if (!i2c_check_functionality(adapter, I2C_FUNC_SMBUS_BYTE))
		return -EIO;

	chip = kzalloc(sizeof(*chip), GFP_KERNEL);

	if (!chip)
		return -ENOMEM;

	g_chip = chip;
	chip->client = client;
	chip->pdata = client->dev.platform_data;
	i2c_set_clientdata(client, chip);

	/* Hardware Init for PM2301 */
	if (chip->pdata->hw_init && !(chip->pdata->hw_init())) {
		dev_err(&client->dev, "hardware initial failed.\n");
		goto err_hw_failed;
	}

	mutex_init(&i2c_lock);
//(2)、初始化两个队列
	INIT_DELAYED_WORK_DEFERRABLE(&chip->work_online, pm2301_online_work);
	INIT_DELAYED_WORK_DEFERRABLE(&chip->work_status, pm2301_ststus_work);
//(3)、中断线程化
	chip->irq_online = gpio_to_irq(chip->pdata->gpio_wakeup);
	chip->irq_status = gpio_to_irq(chip->pdata->gpio_irq);
	/* Request IRQ for PM2301 */
	ret = request_threaded_irq(chip->irq_online,
							   NULL, pm2301_dcin,
							   IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_TRIGGER_RISING,
							   "PM2301 DC IN", chip);

	if (ret) {
		printk(KERN_ERR "Cannot request irq %d for DC (%d)\n",
			   chip->irq_online, ret);
		goto err_hw_failed;
	}

#ifdef PM2301_REPORT_STATUS_BY_IRQ

	ret = request_threaded_irq(chip->irq_status,
							   NULL, pm2301_status,
							   IRQF_TRIGGER_FALLING,
							   "PM2301 STATUS", chip);

	if (ret) {
		printk(KERN_ERR "Cannot request irq %d for CHARGE STATUS (%d)\n",
			   chip->irq_status, ret);
		goto err_hw_failed;
	}
#endif


	charger_initial = 1;
	g_has_charged = 0;
	g_has_charging_full_or_stop = 0;

#ifdef PM2301_REPORT_STATUS_BY_IRQ
	/* Set wakeup source for online pin*/
	irq_set_irq_wake(chip->irq_status, 1);
#endif
	/* Set wakeup source for online pin*/
	irq_set_irq_wake(chip->irq_online, 1);

	/* Init default interrupt route for PM2301 */
	pm2301_reg_init(chip->client);
	/* Init online & status value */
	chip->online = pm2301_charger_online(chip);
	g_pm2301_online = chip->online;	/* Sync to global */
	pm2301_charger_enable(chip->client, chip->online);
	pm2301_charger_status(chip);

	printk(KERN_INFO "PM2301 probe success!!\n");
	return 0;
err_hw_failed:
	dev_err(&client->dev, "failed: power supply register\n");
	i2c_set_clientdata(client, NULL);
	kfree(chip);
	return ret;
}

(1)、前面这部分是对IIC的初始化

这部分就不再多说了,搞来搞去都是这个老样子;

(2)、任务初始化宏

	INIT_DELAYED_WORK_DEFERRABLE(&chip->work_online, pm2301_online_work);
	INIT_DELAYED_WORK_DEFERRABLE(&chip->work_status, pm2301_ststus_work);

把pm2301_online_work加入队列chip->work_online, pm2301_ststus_work加入chip->work_status队列。

(3)、中断线程化  request_threaded_irq

为什么要提出中断线程化?
在 Linux 中,中断具有最高的优先级。不论在任何时刻,只要产生中断事件,内核将立即执行相应的中断处理程序,等到所有挂起的中断和软中断处理完毕后才能执行正常的任务,因此有可能造成实时任务得不到及时的处理。中断线程化之后,中断将作为内核线程运行而且被赋予不同的实时优先级,实时任务可以有比中断线程更高的优先级。这样,具有最高优先级的实时任务就能得到优先处理,即使在严重负载下仍有实时性保证。但是,并不是所有的中断都可以被线程化,比如时钟中断,主要用来维护系统时间以及定时器等,其中定时器是操作系统的脉搏,一旦被线程化,就有可能被挂起,这样后果将不堪设想,所以不应当被线程化。 

看下我们程序中如何把中断线程化的:

	chip->irq_online = gpio_to_irq(chip->pdata->gpio_wakeup);
	chip->irq_status = gpio_to_irq(chip->pdata->gpio_irq);

看到这里是否想起:

static struct pm2301_platform_data pm2301_platform_data = {
    ………………
	.gpio_lpn = GPIO_PM2301_LP,
	.gpio_irq = GPIO_CHARGER_STATUS,
	.gpio_enn = GPIO_CHARGER_ENABLE,
	.gpio_wakeup = GPIO_CHARGER_ONLINE,
};

#define GPIO_CHARGER_ONLINE		EXYNOS4_GPX0(7)
#define GPIO_CHARGER_STATUS		EXYNOS4_GPX1(3)
#define GPIO_CHARGER_ENABLE 		EXYNOS4_GPL2(0)
#define GPIO_PM2301_LP		 	EXYNOS4_GPX1(7)

感觉申请个中断脚,这样有点费劲呀;

中断线程化:

	/* Request IRQ for PM2301 */
	ret = request_threaded_irq(chip->irq_online,
							   NULL, pm2301_dcin,
							   IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_TRIGGER_RISING,
							   "PM2301 DC IN", chip);

当有插入DC中断出发时调用:

static irqreturn_t pm2301_dcin(int irq, void *_data)
{
	struct pm2301_chip *chip = _data;
	schedule_delayed_work(&chip->work_online, PM2301_DELAY);
	return IRQ_HANDLED;
}

Pm2301_dcin调度队列:chip->work_online执行:pm2301_online_work函数

static void pm2301_online_work(struct work_struct *work)
{
	struct pm2301_chip *chip;
	chip = container_of(work, struct pm2301_chip, work_online.work);
	int new_online = pm2301_charger_online(chip);

	if (chip->online != new_online) {
		chip->online = new_online;
		g_pm2301_online = chip->online;	/* Sync to global */
		pm2301_charger_enable(chip->client, chip->online);//①、初始化充电IC;
#ifdef PM2301_REPORT_STATUS_BY_IRQ

		/*To avoid status pin keep low*/
		schedule_delayed_work(&chip->work_status, 1000);
#endif
#if defined(CONFIG_BATTERY_MAX17040)
		TriggerGasgaugeUpdate();//②、把DC状态更新到max17040;
#endif
	}
}

①、初始化电IC

这里面主要是写一些寄存器

static void pm2301_charger_enable(struct i2c_client *client, int online)
{
	if (online) {	/* Enabled Charging*/
		int batt_capacity = 0;
    	batt_capacity = GetGasgaugeCapacity();
    	/* Don't start charging if battery capacity above 95% when DC plug in*/
    	if(0) {
    	//if( batt_capacity >= 95 ) {
			pm2301_write_reg(client, 0x01, 0x02);
			pm2301_write_reg(client, 0x26, 0x00);   /* always keep the register to 0 */
    	} else {
    		pm2301_write_reg(client, 0x00, 0x01);   /* force resume of charging */
			pm2301_write_reg(client, 0x01, 0x06);	/* ChEn=1, AutoResume=1 */
			pm2301_write_reg(client, 0x05, 0x7A); 	/* ChEoccurrentLevel:150mA, ChPrechcurrentLevel:100mA, ChCCcurrentLevel:1000mA/2000mA */
			pm2301_write_reg(client, 0x06, 0x0A);	/* ChVersumeVot:3.6V ChPrechVoltLevel:2.9V */
			pm2301_write_reg(client, 0x07, 0x1E);	/* ChVoltLevel:4.25V */
			pm2301_write_reg(client, 0x26, 0x00); 	/* always keep the register to 0 */
    	}
		g_has_charged = 1;
	} else {	/* Disable Charging*/
		pm2301_write_reg(client, 0x01, 0x02);
		pm2301_write_reg(client, 0x26, 0x00);   /* always keep the register to 0 */
		g_has_charged = 0;
	}
}

②、把DC状态更新到max17040

TriggerGasgaugeUpdate()
插入DC这部流程如下:

android电池(五):电池 充电IC(PM2301)驱动分析篇_第6张图片

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