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一. 背景及问题: 由于项目需要,板子硬件接的PMU【rk808】是不带电池功能的,不支持库仑计计算电量,而项目又需要接电池使用,所以硬件把电池端接到一个ADC口,做了个简单的电池电路,通过ADC读取数值来确定电池电压,然后换算电池电量。 下面是原理图方面:可以看到,原理图通过把电池电压分压之后,接到了主控端的ADC0口,现在就需要写个驱动通过读取ADC的数值来粗略计算电池的电量,然后上报上层显示状态信息。 二.思路和方法: 电池驱动部分大概流程是这样的: Android内核中的电池驱动采取的是linux 内核驱动中的 power_supply子系统框架进行上报电池状态。power_supply主要通过sys文件系统向用户层提供读取电池状态的接口,路径为 /sys/class/power_supply/ , 该目录下通常会有 ac , battery, u*** 三个目录,代表给Android系统供电的三种能源类型,其中电池的状态就在battery的目录下,当电池状态变化的时候会通过uevent机制通知上层,然后上层通过读取该目录下相应的值来动态的显示电池状态。 电池驱动的源码目录:kernel/drivers/power 三. 技术总结 我这里参考rk818电池驱动的实现方式,把电池电量和状态上报到上层,实现动态的显示电池状态信息。 1、对电源(ac , battery, u***)进行初始化(这里说的是rk818): 对应驱动文件:drivers/power/rk818_charger.c 469 static const struct power_supply_desc rk818_ac_desc = { 470 .name = "ac",//设备名称 471 .type = POWER_SUPPLY_TYPE_MAINS,//类型 472 .properties = rk818_ac_props,//属性 473 .num_properties = ARRAY_SIZE(rk818_ac_props),//属性数目 474 .get_property = rk818_cg_ac_get_property,//得到属性的函数 475 }; 476 477 static const struct power_supply_desc rk818_u***_desc = { 478 .name = "u***", 479 .type = POWER_SUPPLY_TYPE_USB, 480 .properties = rk818_u***_props, 481 .num_properties = ARRAY_SIZE(rk818_u***_props), 482 .get_property = rk818_cg_u***_get_property, 483 }; 对应驱动文件:drivers/power/rk818_battery.c 1017 static const struct power_supply_desc rk818_bat_desc = { 1018 .name = "battery", 1019 .type = POWER_SUPPLY_TYPE_BATTERY, 1020 .properties = rk818_bat_props, 1021 .num_properties = ARRAY_SIZE(rk818_bat_props), 1022 .get_property = rk818_battery_get_property, 1023 }; 这里主要是实现给电源名字类型等赋初值,最主要是将get_property函数指向我们写好的可以得到电源的属性的函数的起始地址,以便当内核需要用到驱动的信息的时候进行回调。 2、通过power_supply_register(devm_power_supply_register最终也是调用power_supply_register)将所提供的电源进行注册,即把他们的属性写到sys文件系统里,使用户空间可以得到有关电源的信息。 489 cg->u***_psy = devm_power_supply_register(cg->dev, &rk818_u***_desc, 490 &psy_cfg); power_supply_register调用内核提供的函数device_create()和power_supply_create_attrs来实现电源的注册,这里电源类型是u***。 3、Power Supply驱动程序头文件是kernel/include/linux/power_supply.h,注册和注销驱动程序的函数如下: int power_supply_register(struct device *parent,struct power_supply *psy); void power_supply_unregister(struct power_supply *psy); struct power_supply { const char *name; /*设备名称*/ enum power_supply_type type; /* 类型 */ enum power_supply_property *properties; /* 属性指针 */ size_t num_properties; /*属性的数目*/ char* *supplied_to; size_t num_supplicants; int (*get_property)(struct power_supply *psy, /*获得属性*/ enum power_supply_property psp, union power_supply_propval *val); void (*external_power_changed)(struct power_supply *psy); /* ...... 省略部分内容 */ 内核主要通过get_property这个函数指针来获得驱动中的有关电池的信息,而这个函数在内核中只给出了声明,我们在写驱动的时候要自己实现这个函数,即将自己写的函数赋值给这个函数指针,当内核需要驱动中电源信息的时候就回调这个get_property函数。另外,我们写驱动程序的时候又要给用户提供接口,内核中提供给用户的接口就是sysfs,通过读取sysfs文件系统中文件内容,就可以得到电源的信息。内核主要通过两个文件power_supply_class.c 和power_supply_core.c,我们调用其中的函数就可以把电源(BATTERY,USB或AC)的信息展现给用户,有关电源的属性写在/sys/class/powersupply文件夹下(此文件夹为程序运行后所生成的)。 ac和u***只创建了一个online属性,上层通过判断ac和u***的online状态(1表示设备接入,0表示设备拔出)便可知道当前系统是由什么设备在充电了;而battery则创建了如status、health、present、capacity、batt_vol等等和电池相关的诸多属性,上层通过这些电池属性uevent便可监控电池的当前工作状态了。下面举例是battery,ac和u***同理。 955 static int rk818_battery_get_property(struct power_supply *psy, 956 enum power_supply_property psp, 957 union power_supply_propval *val) 958 { 959 struct rk818_battery *di = power_supply_get_drvdata(psy); 960 961 switch (psp) { 962 case POWER_SUPPLY_PROP_CURRENT_NOW: 963 val->intval = di->current_avg * 1000;/*uA*/ //获取电池电流 964 if (di->pdata->bat_mode == MODE_VIRTUAL) 965 val->intval = VIRTUAL_CURRENT * 1000; 966 break; 967 case POWER_SUPPLY_PROP_VOLTAGE_NOW: 968 val->intval = di->voltage_avg * 1000;/*uV*/ //获取电池电压 969 if (di->pdata->bat_mode == MODE_VIRTUAL) 970 val->intval = VIRTUAL_VOLTAGE * 1000; 971 break; 972 case POWER_SUPPLY_PROP_PRESENT: 973 val->intval = is_rk818_bat_exist(di); 974 if (di->pdata->bat_mode == MODE_VIRTUAL) 975 val->intval = VIRTUAL_PRESET; 976 break; 977 case POWER_SUPPLY_PROP_CAPACITY: 978 val->intval = di->dsoc; //获取电池电量 979 if (di->pdata->bat_mode == MODE_VIRTUAL) 980 val->intval = VIRTUAL_SOC; 981 DBG("<%s>. report dsoc: %dn", __func__, val->intval); 982 break; 983 case POWER_SUPPLY_PROP_HEALTH: 984 val->intval = POWER_SUPPLY_HEALTH_GOOD; 985 break; 986 case POWER_SUPPLY_PROP_TEMP: 987 val->intval = di->temperature; 988 if (di->pdata->bat_mode == MODE_VIRTUAL) 989 val->intval = VIRTUAL_TEMPERATURE; 990 break; 各能源设备属性概况如下(adb工具或者接串口cat可以查看): /sys/class/power_supply/ac/online AC 电源连接状态 /sys/class/power_supply/u***/online USB电源连接状态 /sys/class/power_supply/battery/status 充电状态 /sys/class/power_supply/battery/health 电池状态 /sys/class/power_supply/battery/present 使用状态 /sys/class/power_supply/battery/capacity 电池 level /sys/class/power_supply/battery/batt_vol 电池电压 /sys/class/power_supply/battery/batt_temp 电池温度 /sys/class/power_supply/battery/technology 电池技术 当供电设备的状态或者电量发生变化后,会调用power_supply_changed(&battery_data->battery)更新这些文件; //Send uevent. power_supply_changed(&battery_data->battery); 备注: 1、Uevent机制 Uevent是内核通知android有状态变化的一种方法,比如USB线插入、拔出,电池电量变化等等。其本质是内核发送(可以通过socket)一个字符串,应用层(android)接收并解释该字符串,获取相应信息。 使用示例: 下面说说我之前在项目上实现的电池驱动,Android需要显示电池电量和充放电状态,所以按照电池驱动框架做了一个伪电池驱动, 主要是使用它的AC充电状态和电池电量这两个property。 1、充放电状态检测和电池电量更新:主要是通过检测一个GPIO的电平来实现,高电平则认为AC充电器拔掉,电池处于放电状态;低电平则认为充电器插入,电池进入充电状态。 87 static int gt_ac_set_property(struct power_supply *psy, 88 enum power_supply_property psp, 89 const union power_supply_propval *val) 90 { 91 92 int ret = 0; 93 94 switch (psp) { 95 case POWER_SUPPLY_PROP_ONLINE: 96 data->bat_status = data->ac_online = val->intval; 97 power_supply_changed(data->ac); 98 break; 99 default: 100 ret = -EINVAL; 101 break; 102 } 103 return ret; 104 } 105 static int gt_battery_get_property(struct power_supply *psy, 106 enum power_supply_property psp, 107 union power_supply_propval *val) 108 { 109 110 int ret = 0; 111 switch (psp) { 112 case POWER_SUPPLY_PROP_STATUS: 113 val->intval = data->bat_status; 114 break; 115 case POWER_SUPPLY_PROP_HEALTH: 116 val->intval = POWER_SUPPLY_HEALTH_GOOD; 117 break; 118 case POWER_SUPPLY_PROP_PRESENT: 119 val->intval = data->bat_present; 120 break; 121 case POWER_SUPPLY_PROP_TECHNOLOGY: 122 val->intval = POWER_SUPPLY_TECHNOLOGY_LION; 123 break; 124 case POWER_SUPPLY_PROP_CAPACITY: 125 val->intval = data->bat_capacity; 126 break; 127 default: 128 ret = -EINVAL; 129 break; 130 } 131 132 return ret; 133 } 2、通过ADC来读取对应电池电压(这里由于adc的量程最大只能到1.8v,所以硬件做了分压处理,大概分了1/3,即读到的电压值应该乘以3就是对应电池电压值)对应的ADC值,然后通过ADC值换算出对应的电池电压,rk3288的adc采样的位数是10,所以adc值对应2的10次方,也就是1024。 具体换算:ADC值 = 1024 x ADC电压值/1800, //电压单位是mV 然后算出对应电压值,在根据电压值大概计算当前电量,3.5V左右对应0%,4.2V左右对应100%电量。 3、对应的节点: /sys/class/power_supply/gt-ac /sys/class/power_supply/gt-battery 手动改变电池上报的电量:echo 90 > /sys/class/power_supply/gt-battery //上报90%电量值给上层 手动改变电池充放电状态:echo 1 > /sys/class/power_supply/gt-ac //设置为充电状态 4.调试手段: 获取电池信息 adb命令:adb shell dumpsys battery 得到信息如下: AC powered: false USB powered: true Wireless powered: false status: 1 #电池状态:2:充电状态 ,其他数字为非充电状态 health: 2 present: true level: 55 #电量: 百分比 scale: 100 voltage: 3977 current now: -335232 temperature: 335 #电池状态 technology: Li-poly 5、驱动调试过程问题点【后续需注意的问题】 5.1驱动申请ADC通道时,会出现申请报错的情况? 驱动需要获取ADC通道来使用时,需要对驱动的加载时间进行控制,必须要在saradc初始化之后。saradc是使用module_platform_driver()进行平台设备驱动注册,最终调用的是module_init()。所以用户的驱动加载函数只需使用比module_init()优先级低的,例如:late_initcall(),就能保证驱动的加载的时间比saradc初始化时间晚,可避免出错。 5.2驱动的ADC通道获取的电压值采用了分压,大概分到三分之一,所以在计算电池电压的时候,需要乘以3后才得到实际电池电压。 |
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