NXP i.MX8系列平台开发讲解 - 3.14 Linux 之Power Supply子系统（一）

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目录

1. Power Supply子系统介绍

2. Power Supply子系统框架

3. Power Supply代码分析

本章节主要介绍Linux 下的Power Supply子系统，也就是我们常见的电源管理子系统，将会从的架构框架进行分析，源码进行简单讲述，后续将以一个实际例子去实操，对于添加不同的芯片该如何去把这个电源管理子系统结合起来使用。

学习本章目的：

了解Power Supply子系统框架原理；

对于不同的电源管理芯片可以调试驱动应用在系统上；

1. Power Supply子系统介绍

Linux Power Supply子系统是Linux内核中的一个重要部分，用于管理系统的电源供应管理和电池管理。其主要作用是监控和控制设备的能量消耗和供电状态，以确保系统的稳定运行和能效优化。该子系统涵盖了多个方面，包括电源供应、电池管理和电源管理等，对于嵌入式系统的性能和可靠性至关重要。

电源供应管理：这部分涵盖了与系统电源供应相关的功能，包括识别和管理连接到系统的不同类型的电源设备，如AC适配器、USB供电、电池等。它负责监控电源设备的状态、能量消耗和供电能力，以确保系统的稳定运行。该部分还包括与电源设备交互的驱动程序和接口。

电池管理：电池管理部分关注于电池设备的状态和特性。它可以识别和管理连接到系统的电池，包括可充电电池和不可充电电池。这部分的功能包括监控电池的剩余容量、充电状态、健康状况等信息，以便系统可以根据电池的状态做出相应的能源管理决策。

这两个部分紧密协作，共同实现系统的能源管理，确保系统在不同的供电情况下保持稳定运行，同时优化能源利用和电池寿命。通过提供统一的接口和API，Linux Power Supply子系统使开发人员能够轻松地管理电源和电池，从而实现更好的系统性能和能源效率。

2. Power Supply子系统框架

在Power Supply的引入是因为设备通常存在多种PSY设备，它们都是向系统提供电能的实体，可以是电池，适配器，usb接口等等，所以对于这种差异性不同，使用上了Power Supply框架。所以Power Supply是不需要驱动的。

在内核当中Power Supply是给驱动提供了一个统一的架构，功能：抽象PSY设备的共性，向用户空间提供统一的API，为底层PSY驱动的编写，提供简单、统一的方式。

  • power supply core，用于抽象核心数据结构，实现通用逻辑。负责管理电源供应设备和电池电源设备的注册、状态管理和事件处理。它提供了一个通用的框架，用于设备的注册和管理，以及电源供应状态的更新和通知。Power Supply Core 与硬件无关，可以管理各种类型的电源供应设备。./drivers/power/supply/power_supply_core.c。

  • power supply sysfs，Sysfs 是Linux内核中用于向用户空间提供设备和驱动程序信息的虚拟文件系统。Power Supply子系统通过sysfs提供了一系列虚拟文件，用于访问电源供应设备的属性、状态和配置信息。这使得用户和应用程序可以通过文件操作来监控和控制电源供应设备，实现电源管理的交互。./drivers/power/supply/power_supply_sysfs.c。

  • power supply leds，LEDs（Light Emitting Diodes）模块是Power Supply子系统的一个重要扩展，它允许将LED指示灯与电源供应设备状态相关联。通过这个模块，可以根据电源供应设备的状态变化来控制LED的开启和关闭，从而提供更直观的电源状态显示。./drivers/power/supply/power_suppply_leds.c。

    这三个模块共同构成了Linux Power Supply子系统的基础架构。Power Supply Core 提供了通用的设备管理和状态处理功能，Power Supply Sysfs 提供了与用户空间的交互接口，而Power Supply LEDs 则扩展了系统状态的显示和反馈方式。这种架构使得Linux内核能够更好地管理各种电源供应设备，提高系统的能效、可靠性和用户体验。

    3. Power Supply代码分析

    关于Power Supply的代码实现都在

    ./drivers/power/supply/

  • ls ./drivers/power/supply/
88pm860x_battery.c   bd99954-charger.c      cpcap-charger.c        ipaq_micro_battery.c         max8903_charger.c     qcom_smbb.c          tps65217_charger.c
88pm860x_charger.c   bd99954-charger.h      cros_usbpd-charger.c   isp1704_charger.c            max8925_power.c       rn5t618_power.c      twl4030_charger.c
ab8500_bmdata.c      bq2415x_charger.c      cw2015_battery.c       Kconfig                      max8997_charger.c     rt5033_battery.c     twl4030_madc_battery.c
ab8500_btemp.c       bq24190_charger.c      da9030_battery.c       lego_ev3_battery.c           max8998_charger.c     rt9455_charger.c     ucs1002_power.c
ab8500_charger.c     bq24257_charger.c      da9052-battery.c       lp8727_charger.c             mp2629_charger.c      rx51_battery.c       wilco-charger.c
ab8500_fg.c          bq24735-charger.c      da9150-charger.c       lp8788-charger.c             olpc_battery.c        s3c_adc_battery.c    wm831x_backup.c
abx500_chargalg.c    bq2515x_charger.c      da9150-fg.c            lt3651-charger.c             pcf50633-charger.c    sabresd_battery.c    wm831x_power.c
act8945a_charger.c   bq25890_charger.c      ds2760_battery.c       ltc2941-battery-gauge.c      pda_power.c           sbs-battery.c        wm8350_power.c
adp5061.c            bq25980_charger.c      ds2780_battery.c       Makefile                     pm2301_charger.c      sbs-charger.c        wm97xx_battery.c
apm_power.c          bq25980_charger.h      ds2781_battery.c       max14577_charger.c           pm2301_charger.h      sbs-manager.c        z2_battery.c
axp20x_ac_power.c    bq27xxx_battery.c      ds2782_battery.c       max14656_charger_detector.c  pmu_battery.c         sc2731_charger.c
axp20x_battery.c     bq27xxx_battery_hdq.c  dummy_battery.c        max17040_battery.c           power_supply_core.c   sc27xx_fuel_gauge.c
axp20x_usb_power.c   bq27xxx_battery_i2c.c  generic-adc-battery.c  max17042_battery.c           power_supply.h        smb347-charger.c
axp288_charger.c     charger-manager.c      goldfish_battery.c     max1721x_battery.c           power_supply_hwmon.c  test_power.c
axp288_fuel_gauge.c  collie_battery.c       gpio-charger.c         max77650-charger.c           power_supply_leds.c   tosa_battery.c
bd70528-charger.c    cpcap-battery.c        ingenic-battery.c      max77693_charger.c           power_supply_sysfs.c  tps65090-charger.c

    在该文件夹下发现许多.c，其实可以把他们分成几类代码：

    一种是充电驱动，充电器驱动，电源供应驱动，电源供应代，虚拟文件驱动码等；

    电池驱动：这些文件涉及各种电池管理芯片的驱动程序，用于监测电池的电量、温度和状态等信息，从而实现电池的管理和优化。

    • 88pm860x_battery.c

    • ab8500_bmdata.c

    • ab8500_btemp.c

    • ab8500_charger.c

    • ...

    充电器驱动：这些文件包含各种充电器管理芯片的驱动程序，用于控制充电器的工作状态、充电电流和电压等参数，实现对电池的充电。

    • bd99954-charger.c

    • bq2415x_charger.c

    • bq24257_charger.c

    • bq24735-charger.c

    • ...

    电源供应设备驱动：这些文件包含用于管理其他类型电源供应设备的驱动程序，如USB供电、AC适配器等，用于监控和控制设备的供电状态。

    • axp20x_ac_power.c

    • axp20x_usb_power.c

    • axp288_charger.c

    • axp288_fuel_gauge.c

    • ...

    其他辅助驱动和工具：此外，还有一些驱动程序用于辅助电源管理，如充电管理算法、LED指示灯控制等。

    • power_supply_core.c：Power Supply子系统的核心模块，管理电源供应和电池设备的注册和状态。

    • power_supply_sysfs.c：实现电源供应设备在sysfs虚拟文件系统中的接口，用户可以通过文件操作来控制和监测设备。

    • power_supply_leds.c：用于控制LED指示灯以显示电源供应和电池设备的状态。

    这里主要对power supply 重点数据结构分析：

    power supply

    struct power_supply {const struct power_supply_desc *desc; //指向电源供应设备的描述信息的指针char **supplied_to; //当前电源供应设备供应能量给的设备的名称列表size_t num_supplicants; //功能设备数量char **supplied_from;//、、供能设备的数量size_t num_supplies;struct device_node *of_node;//设备树节点，用于与设备树中的电源设备关联。/* Driver private data */void *drv_data;/* private */struct device dev;struct work_struct changed_work;struct delayed_work deferred_register_work;spinlock_t changed_lock;bool changed;bool initialized;bool removing;atomic_t use_cnt;
#ifdef CONFIG_THERMALstruct thermal_zone_device *tzd;struct thermal_cooling_device *tcd;
#endif#ifdef CONFIG_LEDS_TRIGGERS//加入配置了LED触发相关，则有以下相关功能接口struct led_trigger *charging_full_trig; //充电满时的LED触发器的名称。char *charging_full_trig_name;struct led_trigger *charging_trig;char *charging_trig_name;struct led_trigger *full_trig;char *full_trig_name;struct led_trigger *online_trig;char *online_trig_name;struct led_trigger *charging_blink_full_solid_trig;char *charging_blink_full_solid_trig_name;
#endifANDROID_KABI_RESERVE(1);
};

    PSY的相关属性，也就是电源供电类型：

    enum power_supply_type {POWER_SUPPLY_TYPE_UNKNOWN = 0,POWER_SUPPLY_TYPE_BATTERY, //电池设备供电POWER_SUPPLY_TYPE_UPS, //UPS类型供电POWER_SUPPLY_TYPE_MAINS, //主供电POWER_SUPPLY_TYPE_USB,                  /* Standard Downstream Port */POWER_SUPPLY_TYPE_USB_DCP,              /* Dedicated Charging Port */POWER_SUPPLY_TYPE_USB_CDP,              /* Charging Downstream Port */POWER_SUPPLY_TYPE_USB_ACA,              /* Accessory Charger Adapters */POWER_SUPPLY_TYPE_USB_TYPE_C,           /* Type C Port */POWER_SUPPLY_TYPE_USB_PD,               /* Power Delivery Port */POWER_SUPPLY_TYPE_USB_PD_DRP,           /* PD Dual Role Port */POWER_SUPPLY_TYPE_APPLE_BRICK_ID,       /* Apple Charging Method */POWER_SUPPLY_TYPE_WIRELESS,             /* Wireless */
};

    对于充电算法的类型，慢充，快充，平衡充等等

    /* What algorithm is the charger using? */
enum {POWER_SUPPLY_CHARGE_TYPE_UNKNOWN = 0,POWER_SUPPLY_CHARGE_TYPE_NONE,POWER_SUPPLY_CHARGE_TYPE_TRICKLE,       /* slow speed */POWER_SUPPLY_CHARGE_TYPE_FAST,          /* fast speed */POWER_SUPPLY_CHARGE_TYPE_STANDARD,      /* normal speed */POWER_SUPPLY_CHARGE_TYPE_ADAPTIVE,      /* dynamically adjusted speed */POWER_SUPPLY_CHARGE_TYPE_CUSTOM,        /* use CHARGE_CONTROL_* props */POWER_SUPPLY_CHARGE_TYPE_LONGLIFE,      /* slow speed, longer life *//** force to 50 to minimize the chances of userspace binary* incompatibility on newer upstream kernels*/POWER_SUPPLY_CHARGE_TYPE_TAPER = 50,    /* charging in CV phase */
};

    PSY 提供的API接口

    extern struct power_supply *__must_check
power_supply_register(struct device *parent,const struct power_supply_desc *desc,const struct power_supply_config *cfg);
extern struct power_supply *__must_check
power_supply_register_no_ws(struct device *parent,const struct power_supply_desc *desc,const struct power_supply_config *cfg);
extern struct power_supply *__must_check
devm_power_supply_register(struct device *parent,const struct power_supply_desc *desc,const struct power_supply_config *cfg);
extern struct power_supply *__must_check
devm_power_supply_register_no_ws(struct device *parent,const struct power_supply_desc *desc,const struct power_supply_config *cfg);
extern void power_supply_unregister(struct power_supply *psy);

    power supply class首要任务，是向PSY driver提供统一的驱动编写接口.

    加入PSY设备发生改变，将通过power_supply_changed进行通知

    extern void power_supply_changed(struct power_supply *psy);

    power supply core收到通知后，将调用PSY中的external_power_changed回调函数。

    对于文件系统体现的相关数据，包括电源供电状态，电池信息等等都是通过power_supply_sysfs.c实现。

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