字符设备驱动-regmap子系统

1 regmap的架构#

regmap是为了方便操作寄存器而设计的，它将所有模块的寄存器(包括soc上模块的寄存器和外围设备的寄存器等)
抽象出来，用一套统一接口来操作寄存器，统一操作 i2c、i3c、spi、mmio、sccb、sdw、slimbus、irq等。

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regmap 框架分为三层：

①、底层物理总线： regmap 支持的物理总线有 i2c、i3c、spi、mmio、sccb、sdw、slimbus、irq、spmi 和 w1。

②、regmap 核心层：用于实现 regmap核心。

③、regmapAPI 抽象层，regmap 向驱动编写人员提供的 API 接口。

2 数据结构#

2.1 regmap 结构体#

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struct regmap {
	union {
		struct mutex mutex;
		struct {
			spinlock_t spinlock;
			unsigned long spinlock_flags;
		};
	};
	regmap_lock lock;
	regmap_unlock unlock;
	void *lock_arg; /* This is passed to lock/unlock functions */
	struct device *dev; /* Device we do I/O on */
	void *work_buf; /* Scratch buffer used to format I/O */
	struct regmap_format format; /* Buffer format */
	const struct regmap_bus *bus;
	void *bus_context;
	const char *name;

	bool async;
	spinlock_t async_lock;
	wait_queue_head_t async_waitq;
	struct list_head async_list;
	struct list_head async_free;
	int async_ret;
	...
	unsigned int max_register;
	bool (*writeable_reg)(struct device *dev, unsigned int reg);
	bool (*readable_reg)(struct device *dev, unsigned int reg);
	bool (*volatile_reg)(struct device *dev, unsigned int reg);
	bool (*precious_reg)(struct device *dev, unsigned int reg);
	const struct regmap_access_table *wr_table;
	const struct regmap_access_table *rd_table;
	const struct regmap_access_table *volatile_table;
	const struct regmap_access_table *precious_table;

	int (*reg_read)(void *context, unsigned int reg,
	unsigned int *val);
	int (*reg_write)(void *context, unsigned int reg,
	 unsigned int val);
	......
	struct rb_root range_tree;
	void *selector_work_buf; /* Scratch buffer used for selector */
};  // drivers/base/regmap/internal.h

regmap 的初始化通过结构体 regmap_config来完成。

2.2 regmap_config#

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struct regmap_config {
	const char *name;//名字
	int reg_bits;//寄存器地址位数，必填字段。
	int reg_stride;//寄存器地址步长。
	int pad_bits; //寄存器和值之间的填充位数
	int val_bits; //寄存器值位数，必填字段

    //可写回调函数
	bool (*writeable_reg)(struct device *dev, unsigned int reg);
	//可读回调函数
    bool (*readable_reg)(struct device *dev, unsigned int reg);
	//可缓存回调函数
    bool (*volatile_reg)(struct device *dev, unsigned int reg);
	//是否不能读回调函数，当寄存器不能读，就返回tree
    bool (*precious_reg)(struct device *dev, unsigned int reg);
	regmap_lock lock;
	regmap_unlock unlock;
	void *lock_arg;
    //读操作
	int (*reg_read)(void *context, unsigned int reg, unsigned int *val);
	//写操作
    int (*reg_write)(void *context, unsigned int reg, unsigned int val);
	bool fast_io;//快速 I/O，使用 spinlock 替代 mutex 来提升锁性能。
	unsigned int max_register;//有效的最大寄存器地址
	const struct regmap_access_table *wr_table;//可写的地址范围
	const struct regmap_access_table *rd_table;//可读的地址范围
	const struct regmap_access_table *volatile_table;//可缓存的地址范围
	const struct regmap_access_table *precious_table;//不可读的地址范围
	const struct reg_default *reg_defaults;//寄存器模式值,有两个成员变量：reg是寄存器地址，def是默认值
	unsigned int num_reg_defaults;//默认寄存器表中的元素个数
	enum regcache_type cache_type;
	const void *reg_defaults_raw;
	unsigned int num_reg_defaults_raw;

	u8 read_flag_mask; //读标志掩码。
	u8 write_flag_mask; //写标志掩码

	bool use_single_rw;
	bool can_multi_write;

	enum regmap_endian reg_format_endian;
	enum regmap_endian val_format_endian;

	const struct regmap_range_cfg *ranges;
	unsigned int num_ranges;
};

3 API#

3.1 Regmap 申请与初始化#

regmap 支持多种物理总线，比如 I2C 和 SPI，我们需要根据所使用的接口来选 择合适的 regmap 初始化函数。

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struct regmap * regmap_init_spi(struct spi_device *spi, const struct regmap_config *config);
struct regmap * regmap_init_i2c(struct i2c_client *i2c, const struct regmap_config *config);
void regmap_exit(struct regmap *map);//不管是什么物理接口，退出都用regmap_exit

3.2 regmap 设备访问#

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int regmap_read(struct regmap *map, unsigned int reg, unsigned int *val);
int regmap_write(struct regmap *map, unsigned int reg, unsigned int val);

在 regmap_read 和 regmap_write 的基础上还衍生出了其他一些 regmap 的 API 函数:

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/* regmap_update_bits函数，看名字就知道，此函数用来修改寄存器指定的 bit。
* mask：掩码，需要更新的位必须在掩码中设置为 1。
* val：需要更新的位值。
* 比如要将寄存器的 bit1 和 bit2 置 1，那么 mask 应该设置为 0X00000011，此时 val 的 bit1
和 bit2 应该设置为 1，也就是 0Xxxxxxx11。如果要清除寄存器的 bit4 和 bit7，那么 mask 应该
设置为 0X10010000，val 的 bit4 和 bit7 设置为 0，也就是 0X0xx0xxxx。
*/

int regmap_update_bits (struct regmap *map, unsigned int reg, unsigned int mask, unsigned int val);

//读取写入多个寄存器的值
//map：要操作的 regmap。
//reg：要读写的第一个寄存器。
//val：要读写的寄存器数据缓冲区。
//val_count：要读写的寄存器数量
int regmap_bulk_read(struct regmap *map, unsigned int reg, void *val, size_t val_count);
int regmap_bulk_write(struct regmap *map, unsigned int reg, const void *val, size_t val_count)

3.3 regmap_config 掩码设置#

结构体regmap_config里面有三个关于掩码的成员变量：read_flag_mask 和 write_flag_mask.

Linux下SPI子系统驱动 字符设备驱动-SPI子系统 | Hexo (fuzidage.github.io)

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其中读操作要将寄存器的地址 bit7 置 1，表示这是 一个读操作。当我们使用regmap的时候就不需要手动将寄存器地址的 bit7 置 1，在初始化 regmap_config 的时候直接将read_flag_mask设置为 0X80 即可，这样通过regmap读取 SPI 内部寄存器的时候就会将寄存器地址与read_flag_mask进行或运算，结果就是将 bit7 置 1。

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static struct regmap_bus regmap_spi = {
	.write = regmap_spi_write,
	.gather_write = regmap_spi_gather_write,
	.async_write = regmap_spi_async_write,
	.async_alloc = regmap_spi_async_alloc,
	.read = regmap_spi_read,
	.read_flag_mask = 0x80,
	.reg_format_endian_default = REGMAP_ENDIAN_BIG,
	.val_format_endian_default = REGMAP_ENDIAN_BIG,
};
...
struct regmap *regmap_init_spi(struct spi_device *spi, const struct regmap_config *config)
{
	return regmap_init(&spi->dev, &regmap_spi, &spi->dev, config);
}// regmap-spi.c

在 regmap_init 函数中找到如下所示内容:

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if (config->read_flag_mask || config->write_flag_mask) {
	map->read_flag_mask = config->read_flag_mask;
	map->write_flag_mask = config->write_flag_mask;
} else if (bus) {
	map->read_flag_mask = bus->read_flag_mask;
}

可以看到初始化时用regmap_config 中的读写掩码来初始化regmap_bus中的掩码。由于 regmap_spi 默认将 read_flag_mask 设置为 0X80，假如你所使用的 SPI 设备不需要读掩码，在初始 化regmap_config的时候一定要将 read_flag_mask 设置为 0X00。

4 Regmap操作SPI-ICM20608实验#

Linux下SPI子系统驱动 字符设备驱动-SPI子系统 | Hexo (fuzidage.github.io)

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之前构造了icm20608_dev利用spi子系统框架通信。框架还是保持不变，添加regmap和regmap_config参数。

4.1 初始化 regmap#

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4.2 regmap 访问icm20608#

以前的读写寄存器操作要构造spi_message,spi_transfer:

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现在直接套用reg_map函数,无需要调用spi数据传输相关api：

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读多组寄存器也是一样，调用regmap_bulk_read。

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5 Regmap操作I2C-ap3216c实验#

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Linux I2C子系统驱动 字符设备驱动-I2C子系统 | Hexo (fuzidage.github.io)

5.1 初始化 regmap#

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5.2 regmap 访问ap3216c#

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这里初始化open fd时，要用到regmap_write进行i2c从设备的寄存器写入初始化。然后调用read，调用regmap_read进行读操作，这里每次都只读取一个byte，不需要用到regmap_bulk_read.