Linux单板电源调试补一波regulator子系统知识

大家好，我是邓橘~

最近在做linux单板调试，遇到了一些电源管理问题，顺便补一波Regulator子系统知识。

一、什么是 Regulator 子系统？

Regulator（稳压器）子系统是Linux内核中用于管理系统中各种电压和电流调节器的框架。这些调节器可能位于PMIC（电源管理集成电路）上，或者作为独立的硬件组件存在。Regulator子系统的主要目的是提供一种统一的接口，以控制电源的开关、电压和电流。这对于电源管理至关重要，尤其是在移动设备中，可以有效地节省功耗。

核心知识：

Regulator（稳压器）：一个提供电源输出的硬件单元，可以是开关电源或线性稳压器。

Consumer（消费者）：使用稳压器供电的设备或子系统。消费者可以通过regulator子系统请求打开或关闭电源，或者调整电压。

Driver（驱动）：控制特定稳压器硬件的驱动程序，通常由芯片厂商提供。

Machine（机器）：板级特定代码，用于配置稳压器与消费者之间的关系，例如在设备树中指定。

Consumer（消费者） → Regulator Framework（框架） → Driver（驱动） → Hardware Regulator（硬件）

二、有什么用？

主要应用场景：

电压和电流控制：可以调整稳压器的输出电压和电流限制。

开关控制：打开或关闭稳压器。

电源管理：与其他内核子系统（如时钟、CPU频率调整等）协同工作，实现动态电压和频率调整（DVFS）等高级电源管理功能。

保护机制：例如过流保护、过温保护等。

实际应用示例：

• 手机：屏幕亮度调整时调节背光电压
• 嵌入式设备：休眠时关闭不必要的外设电源
• 服务器：CPU频率调整时同步调整电压

三、怎么使用？

1. 设备树（DTS）配置

在设备树中，你可以指定regulator的初始参数，以及消费者如何连接到regulator。

/* 定义调节器节点 */vdd_core: regulator@0 {    compatible = "regulator-fixed";    regulator-name = "vdd-core";    regulator-min-microvolt = <900000>;    regulator-max-microvolt = <900000>;    regulator-boot-on;    /* 启动时开启 */    regulator-always-on;  /* 始终开启 */};/* 消费者引用 */camera {    compatible = "vendor,camera-module";    vdd-supply = <&vdd_core>;  /* 引用调节器 */    enable-gpios = <&gpio 10 GPIO_ACTIVE_HIGH>;};

2. 驱动中使用 Regulator API

消费者（例如一个设备驱动）可以通过regulator API来请求和控制稳压器。

基本步骤：

a. 获取regulator句柄。

b. 使能regulator（打开电源）。

c. 根据需要调整电压或电流。

d. 使用完毕后，关闭regulator。

#include<linux/regulator/consumer.h>structregulator *vdd_reg;/* 获取调节器 */vdd_reg = devm_regulator_get(&pdev->dev, "vdd");if (IS_ERR(vdd_reg)) {return PTR_ERR(vdd_reg);}/* 设置电压 */regulator_set_voltage(vdd_reg, 1800000, 1800000);  /* 1.8V *//* 使能调节器 */ret = regulator_enable(vdd_reg);if (ret) {    dev_err(&pdev->dev, "Failed to enable regulator\n");}/* 禁用调节器 */regulator_disable(vdd_reg);/* 设置工作模式（正常/低功耗） */regulator_set_load(vdd_reg, 50000);  /* 设置50mA负载 */

值得注意： 在消费者驱动中，可以通过regulator_get(dev, "vdd")来获取这个regulator，注意字符串"vdd"需要与设备树中引用的名字匹配（通常是去掉"-core"后缀的部分，但实际取决于驱动如何解析）。

3. 调试和监控

# 查看所有调节器cat /sys/kernel/debug/regulator/regulator_summary# 查看具体调节器状态cat /sys/class/regulator/regulator.0/namecat /sys/class/regulator/regulator.0/statecat /sys/class/regulator/regulator.0/voltage# 用户空间控制echo 1800000 > /sys/class/regulator/regulator.0/voltageecho"disabled" > /sys/class/regulator/regulator.0/state

4. 编写 Regulator 驱动

如果你需要为一个稳压器硬件编写驱动，你需要实现一个regulator驱动，并向regulator子系统注册。

基本步骤：

a. 定义regulator描述符（struct regulator_desc）和操作（struct regulator_ops）。

b. 在驱动中注册regulator。

/* 驱动实现示例 */staticconststructregulator_opsmy_regulator_ops = {    .enable = my_regulator_enable,    .disable = my_regulator_disable,    .set_voltage = my_regulator_set_voltage,    .get_voltage = my_regulator_get_voltage,};staticconststructregulator_descmy_regulator_desc = {    .name = "my-regulator",    .id = 0,    .ops = &my_regulator_ops,    .type = REGULATOR_VOLTAGE,    .owner = THIS_MODULE,};staticintmy_regulator_probe(struct platform_device *pdev){structregulator_configconfig = { };    config.dev = &pdev->dev;    config.init_data = of_get_regulator_init_data(&pdev->dev, pdev->dev.of_node);    regulator = devm_regulator_register(&pdev->dev, &my_regulator_desc, &config);return0;}

四、常用 API 函数

这里整理下常用的一些API函数，不同内核版本会有一些差异，不过大同小异。

五、使用注意事项

1. 所有 regulator API 都可能失败，必须检查返回值，注意错误处理，特别是在获取和使能过程中。
2. 使用 devm_regulator_get() 自动管理资源
3. 复杂设备需要正确的上电/下电顺序，确保在不再使用时关闭regulator以节省功耗。
4. 遵循硬件规格中的 min/max 电压/电流限制
5. 理解调节器之间的依赖关系，在多电源系统中，注意regulator之间的依赖关系（例如，一个regulator是另一个的输入），这可以通过设备树中的vin-supply等属性来描述。

如果遇到问题排查方法如下:

1. 查看 dmesg 日志：regulator 子系统会输出详细日志
2. 使用 regulator 调试目录：/sys/kernel/debug/regulator/
3. PMIC 寄存器检查：直接读取电源管理芯片寄存器
4. 示波器验证：实际测量电压波形

Regulator 子系统是 Linux 电源管理还是蛮重要的，用得好的话可以有效提高系统的稳定性和能效。

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