linux內核中的MFD子系統

分析用的內核版本爲5.1.3

1.MFD全稱

　　Multi-function Device,多功能設備

 

2. 爲什麼會出現MFD子系統

　　因爲出現了一類具備多種功能的外圍設備或cpu內部集成的硬件模塊

 

3. 有哪些多功能設備呢?

　　3.1 PMIC,電源管理芯片

　　　　da9063: 調節器,led控制器,看門狗,實時時鐘控制器,溫度傳感器,震動馬達驅動,長按關機功能(ON key)

　　　　max77843: 調節器,充電器,燃油量表,觸覺反饋,led控制器,micro USB接口控制器

　　　　wm831x: 調節器,時鐘,實時時鐘控制器,看門狗,觸摸控制器,溫度傳感器,背光控制器,狀態led控制器,GPIO,長按關機功能(ON key),ADC

　　　　其它: 甚至具備codec功能

　　3.2 atmel-hlcdc: 顯示控制器和背光pwm

　　3.3 Diolan DLN2: USB轉I2C,SPI和GPIO控制器

　　3.4 Realtek PCI-E讀卡器: SD/MMC和記憶棒讀取器

 

4. MFD子系統解決的主要問題

　　在不一樣的內核子系統中註冊這些驅動。特別是外部外圍設備僅僅由一個結構體struct device(或是指定的i2c_client或spi_device)呈現

 

5. MFD子系統的優勢有哪些?

　　5.1 容許在多個子系統中註冊相同的設備

　　5.2 MFD驅動必須可否複用總線(主要是關於鎖的處理)和處理中斷請求

　　5.3 處理時鐘

　　5.4 須要配置IP

　　5.5 容許驅動重用,多個多功能設備能重用其它子系統中的驅動

 

6. MFD提供的API

　　

int mfd_add_devices(struct device *parent,int id, const struct mfd_cell *cells, int n_devs,
 struct resource *mem_base, int irq_base, struct irq_domain *irq_domain);

extern void mfd_remove_devices(struct device *parent);

這些接口定義在include/linux/mfd/core.h中,在drivers/mfd/mtd-core.c中被實現

 

7. MFD提供的結構體

struct mfd_cell { const char      *name; int id; /* refcounting for multiple drivers to use a single cell */ atomic_t *usage_count; int         (*enable)(struct platform_device *dev); int         (*disable)(struct platform_device *dev); int         (*suspend)(struct platform_device *dev); int         (*resume)(struct platform_device *dev); /* platform data passed to the sub devices drivers */
    void            *platform_data; size_t pdata_size; /* device properties passed to the sub devices drivers */
    struct property_entry *properties; /* * Device Tree compatible string * See: Documentation/devicetree/usage-model.txt Chapter 2.2 for details */
    const char      *of_compatible; /* Matches ACPI */
    const struct mfd_cell_acpi_match    *acpi_match; /* * These resources can be specified relative to the parent device. * For accessing hardware you should use resources from the platform dev */
    int num_resources; const struct resource   *resources; /* don't check for resource conflicts */
    bool ignore_resource_conflicts; /* * Disable runtime PM callbacks for this subdevice - see * pm_runtime_no_callbacks(). */
    bool pm_runtime_no_callbacks; /* A list of regulator supplies that should be mapped to the MFD * device rather than the child device when requested */
    const char * const  *parent_supplies; int num_parent_supplies; };

 

8. 示例分析

　8.1 分析tps6507x的多功能驅動

　　8.1.1 涉及的文件

　　　　drivers/mfd/tps6507x.c

　　　　include/linux/mfd/tps6507x.h

　　　　drivers/regulator/tps6507x-regulator.c

　　　　drivers/input/touchscreen/tps6507x-ts.c

　　8.1.2 涉及的結構體

static const struct mfd_cell tps6507x_devs[] = { { .name = "tps6507x-pmic", }, { .name = "tps6507x-ts", }, };

　　　　從以上結構體能夠得出,tps6507x系列芯片提供兩種功能: 電源管理功能(regulator)+觸摸屏功能(touchscreen)

　　　　

　　　　

static struct i2c_driver tps6507x_i2c_driver = { .driver = { .name = "tps6507x", .of_match_table = of_match_ptr(tps6507x_of_match), }, .probe = tps6507x_i2c_probe, .id_table = tps6507x_i2c_id, };

　　　　這個結構體爲tps6507x提供探測函數tps6507x_i2c_probe

 

　　　　

struct tps6507x_dev { struct device *dev; struct i2c_client *i2c_client; int (*read_dev)(struct tps6507x_dev *tps6507x, char reg, int size, void *dest); int (*write_dev)(struct tps6507x_dev *tps6507x, char reg, int size, void *src); /* Client devices */
    struct tps6507x_pmic *pmic; };

 

　　　　tps6507x 的讀寫接口就是放在這個結構體中,這也就是所謂的共性

 

 

　　

　　8.1.3 對tps6507x進行初始化

　　　　subsys_initcall(tps6507x_i2c_init);

　　　　調用路徑以下:

　　　　　　　　tps6507x_i2c_init->i2c_add_driver

　　8.1.4 探測函數tps6507x_i2c_probe作了些什麼？

　　　　註冊tps6507x的讀寫函數: tps6507x_i2c_read_device和tps6507x_i2c_write_device到結構體struct tps6507x_dev中

　　　　

　　8.1.5 tps6507x的兩種功能實如今哪裏呢?

　　　　drivers/regulator/tps6507x-regulator.c,這裏面實現電源管理功能（電壓調節器驅動）

　　　　drivers/input/touchscreen/tps6507x-ts.c,這裏面實現觸摸屏功能

　　8.1.6 tps6507x電壓調節器驅動

　　　　8.1.6.1 調用路徑

　　　　subsys_initcall(tps6507x_pmic_init);

　　　　　　tps6507x_pmic_init->platform_driver_register

　　　　8.1.6.2 探測函數tps6507x_pmic_probe幹了些什麼?

　　　　　　獲取共用的結構體struct tps6507x_dev

　　　　　　再註冊相關的結構體以便提供pmic的相關操做接口,以下:　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　static struct regulator_ops tps6507x_pmic_ops = { 　　　　　　　　　　　　　　.is_enabled = tps6507x_pmic_is_enabled, 檢查tps6507x的pmic功能是否已經使能了 　　　　　　　　　　　　　　.enable = tps6507x_pmic_enable, 使能tps6507x的pmic功能 　　　　　　　　　　　　　　.disable = tps6507x_pmic_disable, 禁用tsp6507x的pmic功能 　　　　　　　　　　　　　　.get_voltage_sel = tps6507x_pmic_get_voltage_sel, 獲取電壓值 　　　　　　　　　　　　　　 .set_voltage_sel = tps6507x_pmic_set_voltage_sel, 設置電壓值 　　　　　　　　　　　　　　.list_voltage = regulator_list_voltage_table, 列出電壓表 　　　　　　　　　　　　　　.map_voltage = regulator_map_voltage_ascend, 　　　　　　　　　　　　　　};

 

　　

 

　　8.1.7 tps6507x觸摸屏驅動

　　　　8.1.7.1 驅動在哪裏?

　　　　　　drivers/input/touchscreen/tps6507x-ts.c

　　　　8.1.7.2 分析probe函數都作了些什麼?

　　　　　　獲取公用的結構體struct tps6507x_dev

　　　　　　填充結構體struct tps6507x_ts，關鍵是註冊了函數tps6507x_ts_poll

　　　　　　

　8.2 分析da9063相關驅動

　　8.2.1 mfd驅動

　　　　8.2.1.1 相關源碼

　　　　　　drivers/mfd/da9063-i2c.c

　　　　8.2.1.2 分析探測函數da9063_i2c_probe的調用路徑

　　　　　　da9063_i2c_probe->da9063_device_init

　　　　8.2.1.3 da9063_device_init作了些什麼?

　　　　　　讀取da9063的芯片ID，檢查是否匹配

　　　　　　讀取da9063的variant ID,不一樣的variant ID表示不一樣的封裝

　　　　　　經過接口devm_mfd_add_devices添加具體的結構體struct mfd_cell數組,這個數組裏包含了多個驅動相關的信息,如名字，資源等

 

　　　　8.2.1.4 結構體數組da906_common_devs　　　　　

static const struct mfd_cell da9063_common_devs[] = { { .name = DA9063_DRVNAME_REGULATORS, .num_resources = ARRAY_SIZE(da9063_regulators_resources), .resources = da9063_regulators_resources, }, { .name = DA9063_DRVNAME_LEDS, }, { .name = DA9063_DRVNAME_WATCHDOG, .of_compatible = "dlg,da9063-watchdog", }, { .name = DA9063_DRVNAME_HWMON, .num_resources = ARRAY_SIZE(da9063_hwmon_resources), .resources = da9063_hwmon_resources, }, { .name = DA9063_DRVNAME_ONKEY, .num_resources = ARRAY_SIZE(da9063_onkey_resources), .resources = da9063_onkey_resources, .of_compatible = "dlg,da9063-onkey", }, { .name = DA9063_DRVNAME_VIBRATION, }, };

 

　　　　　　這個結構體數組中就包含了調節器，led控制器，看門狗，硬件監測（電壓監測，溫度監測），長按關鍵功能（onkey），震動等驅動名稱，也就是da9063會關聯（具備）這些功能,da9063有兩種硬件版本，一種爲DA9063,另外一種爲DA9063L,這兩種硬件的差別在於DA9063具備實時時鐘功能，然後者沒有此功能

　　　　8.2.1.5 結構體數組da9063_devs　　　　　　

/* Only present on DA9063 , not on DA9063L */
static const struct mfd_cell da9063_devs[] = { { .name = DA9063_DRVNAME_RTC, .num_resources = ARRAY_SIZE(da9063_rtc_resources), .resources = da9063_rtc_resources, .of_compatible = "dlg,da9063-rtc", }, };

　　　　8.2.1.6 da9063_common_devs和da9063_devs中的這些具體的驅動實如今哪裏?

 

　　　　　　　　drivers/regulator/da9063-regulator.c (調節器驅動)

 

　　　　　　　　(沒有找到da9063的led控制器驅動)

 

　　　　　　　　drivers/watchdog/da9063_wdt.c (看門狗驅動)

 

　　　　　　　　(沒有找到da9063的硬件監測驅動)

 

　　　　　　　　drivers/input/misc/da9063_onkey.c （onkey驅動）

 

　　　　　　　　(沒有找到da9063的震動功能驅動)

 

　　　　　　　　drivers/rtc/rtc-da9063.c (實時時鐘驅動)

 

　　　　8.2.1.7 重要的結構體struct da9063　　　　

struct da9063 { /* Device */
    struct device   *dev; enum da9063_type type; unsigned char variant_code; unsigned int flags; /* Control interface */
    struct regmap   *regmap; /* Interrupts */
    int chip_irq; unsigned int irq_base; struct regmap_irq_chip_data *regmap_irq; };

 

　　　　

 

　　　　　　

　　　　　　

　　　　　　

　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　

 

　　　　　　

　　　　

　　　　

 

 

　　　　

　　

　　　　

　　

 

　　

參考資料:

　　MFD subsystem