power_supply子系統(tǒng)(1)-基礎概括

概述

kernel中為了方便對battery的管理，專門提供了power supply framework

1、電池監(jiān)控（fuelgauge）

fuelgauge驅動主要是負責向上層android系統(tǒng)提供當前電池的電量以及健康狀態(tài)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

2、充放電管理（charger）

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。對于battery管理，硬件上有電量計IC和充放電IC

Power Supply軟件架構

power supply framework在kernel/drivers/power/下
主要由3部分組成
1、power supply core，用于抽象核心數(shù)據(jù)結構、實現(xiàn)公共邏輯。位于drivers/power/power_supply_core.c中
2、power supply sysfs，實現(xiàn)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設備狀態(tài)指示的通用實現(xiàn)。位于drivers/power/power_suppply_leds.c中。

struct power_supply

struct power_supply為power supply class的核心數(shù)據(jù)結構，用于抽象PSY設備

struct power_supply {
    const char *name;   //該PSY的名稱
    enum power_supply_type type; //該PSY的類型，枚舉類型，一般包括:battery、USB-charger、DC-charger。
    enum power_supply_property *properties; //該PSY具有的屬性列表，枚舉型。
    size_t num_properties;  //屬性的個數(shù)
 
    char **supplied_to; //一個字符串數(shù)組，保存了由該PSY供電的PSY列表，以此可將PAY組成互相級聯(lián)的PSY鏈表。這些被供電的PSY，稱作supplicant（客戶端，乞求者）
    size_t num_supplicants;//supplicant的個數(shù)。
 
    char **supplied_from; //一個字符串數(shù)組，保存了該PSY供電的PSY列表，也稱作supply（提供者），從另外一個方向組織PSY之間的級聯(lián)關系。
    size_t num_supplies; //supply的個數(shù)
#ifdef CONFIG_OF
    struct device_node *of_node; //用于保存of_node指針。
#endif
 
    int (*get_property)(struct power_supply *psy, //PSY driver需要實現(xiàn)的回調函數(shù)，用于獲取屬性值。
                enum power_supply_property psp,
                union power_supply_propval *val);
    int (*set_property)(struct power_supply *psy,  //PSY driver需要實現(xiàn)的回調函數(shù)，用于設置屬性值。
                            enum power_supply_property psp,
                const union power_supply_propval *val);
    int (*property_is_writeable)(struct power_supply *psy,  //返回指定的屬性值是否可寫（用于sysfs）；
                     enum power_supply_property psp);
    void (*external_power_changed)(struct power_supply *psy); //當一個PSY設備存在supply PSY，且該supply PSY的屬性發(fā)生改變（如online offline）時，power supply core會調用該回調函數(shù)，通知PSY driver以便讓它做出相應處理。
    void (*set_charged)(struct power_supply *psy);     //該回調函數(shù)的應用場景有點奇怪，外部模塊通知PAY driver，該PSY設備的狀態(tài)改變了，自己改變了自己不知道，要外部通知，希望大家在實際工作中不要遇到，太糾結了。
 
    /* For APM emulation, think legacy userspace. */
    int use_for_apm;
 
    /* private */
    struct device *dev;
    struct work_struct changed_work; //用戶處理狀態(tài)改變的work queue，主要思路是當該PSY的狀態(tài)發(fā)生改變，啟動一個workqueue，查詢并通知所有的supplicants。
    spinlock_t changed_lock;
    bool changed;
#ifdef CONFIG_THERMAL
    struct thermal_zone_device *tzd;
    struct thermal_cooling_device *tcd;
#endif
 
#ifdef CONFIG_LEDS_TRIGGERS
    struct led_trigger *charging_full_trig;
    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; //如果配置了CONFIC_LED_TRIGGERS，則調用的linux led class的接口，注冊相應的LED設備，用于PSY狀態(tài)指示。
    char *online_trig_name;
    struct led_trigger *charging_blink_full_solid_trig;
    char *charging_blink_full_solid_trig_name;
#endif
}

PSY的類型

enum power_supply_type {
    POWER_SUPPLY_TYPE_UNKNOWN = 0, //未知
    POWER_SUPPLY_TYPE_BATTERY,     //電池，手機平板上面最常用的
    POWER_SUPPLY_TYPE_UPS,         //不間斷供電的，一般用戶服務器   
    POWER_SUPPLY_TYPE_MAINS,        //主供電設備，如筆記本電腦適配器，特點是可以單獨供電，當其斷開時，再由輔助設備供電。
    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 */
};

PSY屬性

power supply class將所有可能PSY屬性，以枚舉型變量形式抽象出來，PSY driver可以根據(jù)設備的實際情況，從中選取一些。

enum power_supply_property {
    /* Properties of type `int' */
    POWER_SUPPLY_PROP_STATUS = 0, //該PSY的status，主要是充電狀態(tài)，包括：unknown,charging,discharging,not charging full,
    POWER_SUPPLY_PROP_CHARGE_TYPE,//充電類型
    POWER_SUPPLY_PROP_HEALTH, //健康狀況，包括：good dead  over voltage等
    POWER_SUPPLY_PROP_PRESENT, //電量百分比
    POWER_SUPPLY_PROP_ONLINE,  //是否在線
    POWER_SUPPLY_PROP_AUTHENTIC,
    POWER_SUPPLY_PROP_TECHNOLOGY, //采用的技術
    POWER_SUPPLY_PROP_CYCLE_COUNT,
    POWER_SUPPLY_PROP_VOLTAGE_MAX,
    POWER_SUPPLY_PROP_VOLTAGE_MIN,
    POWER_SUPPLY_PROP_VOLTAGE_MAX_DESIGN,
    POWER_SUPPLY_PROP_VOLTAGE_MIN_DESIGN,
    POWER_SUPPLY_PROP_VOLTAGE_NOW,
    POWER_SUPPLY_PROP_VOLTAGE_AVG,
    POWER_SUPPLY_PROP_VOLTAGE_OCV,
    POWER_SUPPLY_PROP_CURRENT_MAX,
    POWER_SUPPLY_PROP_CURRENT_NOW,
    POWER_SUPPLY_PROP_CURRENT_AVG,
    POWER_SUPPLY_PROP_POWER_NOW,
    POWER_SUPPLY_PROP_POWER_AVG,
    POWER_SUPPLY_PROP_CHARGE_FULL_DESIGN,
    POWER_SUPPLY_PROP_CHARGE_EMPTY_DESIGN,
    POWER_SUPPLY_PROP_CHARGE_FULL,
    POWER_SUPPLY_PROP_CHARGE_EMPTY,
    POWER_SUPPLY_PROP_CHARGE_NOW,
    POWER_SUPPLY_PROP_CHARGE_AVG,
    POWER_SUPPLY_PROP_CHARGE_COUNTER,
    POWER_SUPPLY_PROP_CONSTANT_CHARGE_CURRENT,
    POWER_SUPPLY_PROP_CONSTANT_CHARGE_CURRENT_MAX,
    POWER_SUPPLY_PROP_CONSTANT_CHARGE_VOLTAGE,
    POWER_SUPPLY_PROP_CONSTANT_CHARGE_VOLTAGE_MAX,
    POWER_SUPPLY_PROP_CHARGE_CONTROL_LIMIT,
    POWER_SUPPLY_PROP_CHARGE_CONTROL_LIMIT_MAX,
    POWER_SUPPLY_PROP_ENERGY_FULL_DESIGN,
    POWER_SUPPLY_PROP_ENERGY_EMPTY_DESIGN,
    POWER_SUPPLY_PROP_ENERGY_FULL,
    POWER_SUPPLY_PROP_ENERGY_EMPTY,
    POWER_SUPPLY_PROP_ENERGY_NOW,
    POWER_SUPPLY_PROP_ENERGY_AVG,
    POWER_SUPPLY_PROP_CAPACITY, /* in percents! */
    POWER_SUPPLY_PROP_CAPACITY_ALERT_MIN, /* in percents! */
    POWER_SUPPLY_PROP_CAPACITY_ALERT_MAX, /* in percents! */
    POWER_SUPPLY_PROP_CAPACITY_LEVEL, //容量
    POWER_SUPPLY_PROP_TEMP,
    POWER_SUPPLY_PROP_TEMP_ALERT_MIN,
    POWER_SUPPLY_PROP_TEMP_ALERT_MAX,
    POWER_SUPPLY_PROP_TEMP_AMBIENT,
    POWER_SUPPLY_PROP_TEMP_AMBIENT_ALERT_MIN,
    POWER_SUPPLY_PROP_TEMP_AMBIENT_ALERT_MAX,
    POWER_SUPPLY_PROP_TIME_TO_EMPTY_NOW,
    POWER_SUPPLY_PROP_TIME_TO_EMPTY_AVG,
    POWER_SUPPLY_PROP_TIME_TO_FULL_NOW,
    POWER_SUPPLY_PROP_TIME_TO_FULL_AVG,
    POWER_SUPPLY_PROP_TYPE, /* use power_supply.type instead */
    POWER_SUPPLY_PROP_SCOPE,
    /* Local extensions */
    POWER_SUPPLY_PROP_USB_HC,
    POWER_SUPPLY_PROP_USB_OTG,
    POWER_SUPPLY_PROP_CHARGE_ENABLED,
    /* Local extensions of type int64_t */
    POWER_SUPPLY_PROP_CHARGE_COUNTER_EXT,
    /* Properties of type `const char *' */
    POWER_SUPPLY_PROP_MODEL_NAME,
    POWER_SUPPLY_PROP_MANUFACTURER,
    POWER_SUPPLY_PROP_SERIAL_NUMBER

PSY driver提供的API

power supply class 首要任務，是向PSY driver提供統(tǒng)一的驅動編程接口，主要包括：
1.PSY 的register/unregister API

extern int power_supply_register(struct device *parent,
                 struct power_supply *psy);
extern void power_supply_unregister(struct power_supply *psy);
extern int power_supply_powers(struct power_supply *psy, struct device *dev

2.PSY狀態(tài)改變時通知power supply core的API

extern void power_supply_changed(struct power_supply *psy);

當PSY driver檢測到該設備某些屬性改變時，需要調用這個接口，通知power supply core，power supply core會有如下動作
如果該PSY是其他PSY的供電源，調用這些PSY的external_power_changed回調函數(shù)，通知他們（這些PSY具體要做什么，由他們自身的邏輯決定）；
發(fā)送notifier通知那些關心PSY設備狀態(tài)的drivers；
以統(tǒng)一的格式向用戶空間發(fā)送uevent。

其他一些接口

extern struct power_supply *power_supply_get_by_name(const char *name); //通過名字獲取PSY指針
extern struct power_supply *power_supply_get_by_phandle(struct device_node *np, 
                                                           const char *property); //從DTS中，解析出對應的PSY指針。
extern int power_supply_am_i_supplied(struct power_supply *psy);//查詢自己是否由其他PSY供電
extern int power_supply_set_battery_charged(struct power_supply *psy);//調用指定的PSY的set_changed回調。
extern int power_supply_is_system_supplied(void); //檢查系統(tǒng)中是否有有效的或者處于online狀態(tài)的PSY，如果沒有，可能為桌面系統(tǒng)、
 
extern int power_supply_powers(struct power_supply *psy, struct device *dev);//在指定的設備的sysfs目錄下創(chuàng)建指定的PSY符合連接。

怎樣基于power supply class編寫PSY driver

（1）根據(jù)硬件spec，確定PSY設備具備哪些特性，并把他們和enum power_supply_property對應。
（2）根據(jù)實際情況，實現(xiàn)這些properties的get/set接口。
（3）定義一個struct power_supply 變量，并初始化必要字段后，調用power_supply_register或者power_supply_register_no_ws，將其注冊到kernel中。
（4）根據(jù)實際情況，啟動設備屬性變化的監(jiān)控邏輯，例如中斷，輪詢等，并在發(fā)生改變時，調用power_supply_changed，通知power suopply core。

向用戶空間程序提供的API

power supply class通過兩種形式向用戶空間提供接口。
1）uevent 以“名字=value”的形式，上報所有property的值 uevent一般會在PSY設備添加到kernel時，或者PSY屬性發(fā)生改變時發(fā)送。
2）sysfs 如果某個PSY設備具有某個屬性，該屬性對應的attribute就會體現(xiàn)在sysfs中（一般位于“/sys/class/power_supply/xxx/”中）

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