有二维码怎样做网站,上海网站推荐,常用于做网站的软件,wordpress自动翻页在前面学习I2C和SPI驱动的时候#xff0c;针对I2C和SPI设备寄存器的操作都是通过相关的API函数进行操作的。这样Linux内核中就会充斥着大量的重复、冗余代码#xff0c;但是这些本质上都是对寄存器的操作#xff0c;所以为了方便内核开发人员统一访问I2C/SPI设备的时候…在前面学习I2C和SPI驱动的时候针对I2C和SPI设备寄存器的操作都是通过相关的API函数进行操作的。这样Linux内核中就会充斥着大量的重复、冗余代码但是这些本质上都是对寄存器的操作所以为了方便内核开发人员统一访问I2C/SPI设备的时候为此引入了Regmap子系统本章就来学习一下如何使用Regmap API函数来读写I2C/SPI设备寄存器。
Regmap API简介
Regmap
Linux下大部分设备的驱动开发都是操作其内部寄存器比如I2C/SPI设备的本质都是一样的通过I2C/SPI接口读写芯片内部寄存器。芯片内部寄存器也是同样的道理比如STM32MP157的PWM、TIM等外设初始化最终都是要落到寄存器的设置上。
Linux下使用i2c_transfer来读写I2C设备中的寄存器SPI接口的话使用spi_write/spi_read等。I2C/SPI芯片又非常的多因此Linux内核里面就会充斥了大量的i2c_transfer这类的冗余代码再者代码的复用性也会降低。比如icm20608这个芯片既支持I2C接口也支持SPI接口。假设在产品设计阶段一开始将icm20608设计为SPI接口但是后面发现SPI接口不够用或者SOC的引脚不够用需要将icm20608改为I2C接口。这个时候icm20608的驱动就要大改需要将SPI接口函数换为I2C的工作量比较大。
基于代码复用的原则Linux内核引入了regmap模型regmap将寄存器访问的共同逻辑抽象出来驱动开发人员不需要再去纠结使用SPI或者I2C接口API函数统一使用regmap API函数。这样的好处就是统一使用regmap降低了代码冗余提高了驱动的可以移植性。regmap模型的重点在于通过regmap模型提供的统一接口函数来访问器件的寄存器SOC内部的寄存器也可以使用regmap接口函数来访问。
regmap是Linux内核为了减少慢速I/O在驱动上的冗余开销提供了一种通用的接口来操作硬件寄存器。另外regmap在驱动和硬件之间添加了cache降低了低速I/O的操作次数提高了访问效率缺点是实时性会降低。
regmap的应用场景有如下所示
硬件寄存器操作比如选用通过I2C/SPI接口来读写设备的内部寄存器或者需要读写SOC内部的硬件寄存器。提高代码复用性和驱动一致性简化驱动开发过程。减少底层 I/O 操作次数提高访问效率。
本章教程就来重点学习一下如何将SPI接口的icm20608驱动改为使用regmap API。
Regmap驱动框架
regmap框架结构
regmap驱动框架如下图所示 regmap框架分为三层
底层物理总线regmap就是对不同的物理总线进行封装目前regmap支持的物理总线有i2c、i3c、spi、mmio、sccb、sdw、slimbus、irq、spmi和w1。regmap核心层用于实现regmap不用关心具体实现。regmapAPI抽象层regmap向驱动编写人员提供的API接口驱动编写人员使用这些API接口来操作具体的芯片设备也是驱动编写人员重点要掌握的。
regmap结构体
Linux内核将regmap框架抽象为regmap结构体这个结构体定义在文件include/linux/regmap.h 中结构体内容如下(有缩减)
示例代码 55.1.2.1 regmap 结构体
49 struct regmap {
50 union {
51 struct mutex mutex;
52 struct {
53 spinlock_t spinlock;
54 unsigned long spinlock_flags;
55 };
56 };
57 regmap_lock lock;
58 regmap_unlock unlock;
59 void *lock_arg; /* This is passed to lock/unlock functions */
60 gfp_t alloc_flags;
......
89 unsigned int max_register;
90 bool (*writeable_reg)(struct device *dev, unsigned int reg);
91 bool (*readable_reg)(struct device *dev, unsigned int reg);
92 bool (*volatile_reg)(struct device *dev, unsigned int reg);
93 bool (*precious_reg)(struct device *dev, unsigned int reg);
94 bool (*writeable_noinc_reg)(struct device *dev,
unsigned int reg);
95 bool (*readable_noinc_reg)(struct device *dev,
unsigned int reg);
96 const struct regmap_access_table *wr_table;
97 const struct regmap_access_table *rd_table;
98 const struct regmap_access_table *volatile_table;
99 const struct regmap_access_table *precious_table;
100 const struct regmap_access_table *wr_noinc_table;
101 const struct regmap_access_table *rd_noinc_table;
102
103 int (*reg_read)(void *context, unsigned int reg,
unsigned int *val);
104 int (*reg_write)(void *context, unsigned int reg,
unsigned int val);
105 int (*reg_update_bits)(void *context, unsigned int reg,
106 unsigned int mask, unsigned int val);
......
159
160 struct rb_root range_tree;
161 void *selector_work_buf; /* Scratch buffer used for selector */
162
163 struct hwspinlock *hwlock;
164 };要使用regmap肯定要先给驱动分配一个具体的regmap结构体实例一会讲解如何分配regmap实例。可以看到示例代码55.1.2.1中第90-101行有很多的函数以及table这些需要驱动编写人员根据实际情况选择性的初始化regmap的初始化通过结构体regmap_config来完成。
regmap_config结构体
regmap_config结构体就是用来初始化regmap的这个结构体也定义在include/linux/regmap.h 文件中结构体内容如下
示例代码 55.1.2.2 regmap_config 结构体
352 struct regmap_config {
353 const char *name;
354
355 int reg_bits;
356 int reg_stride;
357 int pad_bits;
358 int val_bits;
359
360 bool (*writeable_reg)(struct device *dev, unsigned int reg);
361 bool (*readable_reg)(struct device *dev, unsigned int reg);
362 bool (*volatile_reg)(struct device *dev, unsigned int reg);
363 bool (*precious_reg)(struct device *dev, unsigned int reg);
364 bool (*writeable_noinc_reg)(struct device *dev,
unsigned int reg);
365 bool (*readable_noinc_reg)(struct device *dev,
unsigned int reg);
366
367 bool disable_locking;
368 regmap_lock lock;
369 regmap_unlock unlock;
370 void *lock_arg;
371
372 int (*reg_read)(void *context, unsigned int reg,
unsigned int *val);
373 int (*reg_write)(void *context, unsigned int reg,
unsigned int val);
374
375 bool fast_io;
376
377 unsigned int max_register;
378 const struct regmap_access_table *wr_table;
379 const struct regmap_access_table *rd_table;
380 const struct regmap_access_table *volatile_table;
381 const struct regmap_access_table *precious_table;
382 const struct regmap_access_table *wr_noinc_table;
383 const struct regmap_access_table *rd_noinc_table;
384 const struct reg_default *reg_defaults;
385 unsigned int num_reg_defaults;
386 enum regcache_type cache_type;
387 const void *reg_defaults_raw;
388 unsigned int num_reg_defaults_raw;
389
390 unsigned long read_flag_mask;
391 unsigned long write_flag_mask;
392 bool zero_flag_mask;
393
394 bool use_single_read;
395 bool use_single_write;
396 bool can_multi_write;
397
398 enum regmap_endian reg_format_endian;
399 enum regmap_endian val_format_endian;
400
401 const struct regmap_range_cfg *ranges;
402 unsigned int num_ranges;
403
404 bool use_hwlock;
405 unsigned int hwlock_id;
406 unsigned int hwlock_mode;
407 };Linux内核里面已经对regmap_config各个成员变量进行了详细的讲解这里只看一些比较重要的
第353行name名字。
第355行reg_bits寄存器地址位数必填字段。
第356行reg_stride寄存器地址步长。
第357行pad_bits寄存器和值之间的填充位数。
第358行val_bits寄存器值位数必填字段。
第360行writeable_reg可选的可写回调函数寄存器可写的话此回调函数就会被调用并返回true。
第361行readable_reg可选的可读回调函数寄存器可读的话此回调函数就会被调用并返回true。
第362行volatile_reg可选的回调函数当寄存器值不能缓存的时候此回调函数就会被调用并返回 true。
第363行precious_reg当寄存器值不能被读出来的时候此回调函数会被调用比如很多中断状态寄存器读清零读这些寄存器就可以清除中断标志位但是并没有读出这些寄存器内部的值。
第372行reg_read可选的读操作回调函数所有读寄存器的操作此回调函数就会执行。
第373行reg_write可选的写操作回调函数所有写寄存器的操作此回调函数就会执行。
第375行fast_io快速I/O使用spinlock替代mutex来提升锁性能。
第377行max_register有效的最大寄存器地址可选。
第378行wr_table可写的地址范围为regmap_access_table结构体类型。后面的rd_table、volatile_table、precious_table、wr_noinc_table和rd_noinc_table同理。
第384行reg_defaults寄存器模式值为reg_default结构体类型此结构体有两个成员变 量reg和defreg是寄存器地址def是默认值。
第385行num_reg_defaults默认寄存器表中的元素个数。
第390行read_flag_mask读标志掩码。
第391行write_flag_mask写标志掩码。
关于regmap_config 结构体成员变量就介绍这些其他没有介绍的自行查阅Linux内核中的相关描述。
Regmap操作函数
Regmap申请与初始化
regmap支持多种物理总线比如I2C和SPI需要根据所使用的接口来选择合适的regmap初始化函数。Linux内核提供了针对不同接口的regmap初始化函数SPI接口初始化函数为regmap_init_spi函数原型如下
struct regmap * regmap_init_spi(struct spi_device *spi,const struct regmap_config *config)函数参数和返回值含义如下
spi需要使用regmap的spi_device。configregmap_config结构体需要程序编写人员初始化一个regmap_config实例然后将其地址赋值给此参数。返回值申请到的并进过初始化的regmap。
I2C接口的regmap初始化函数为regmap_init_i2c函数原型如下
struct regmap * regmap_init_i2c(struct i2c_client *i2c,const struct regmap_config *config)函数参数和返回值含义如下
i2c需要使用regmap的i2c_client。configregmap_config结构体需要程序编写人员初始化一个regmap_config实例然后将其地址赋值给此参数。返回值申请到的并进过初始化的regmap。
还有很多其他物理接口对应的regmap初始化函数这里就不介绍了可以直接查阅Linux内核即可基本和SPI/I2C的初始化函数相同。
在退出驱动的时候需要释放掉申请到的regmap不管是什么接口全部使用regmap_exit这个函数来释放regmap函数原型如下
void regmap_exit(struct regmap *map)函数参数和返回值含义如下
map需要释放的regmap。返回值无。
一般会在probe函数中初始化regmap_config然后申请并初始化regmap。
regmap设备访问API函数
不管是I2C还是SPI等接口还是SOC内部的寄存器对于寄存器的操作就两种读和写。regmap提供了最核心的两个读写操作regmap_read和regmap_write。这两个函数分别用来读/写寄存器regmap_read函数原型如下
int regmap_read(struct regmap *map, unsigned int reg, unsigned int *val)函数参数和返回值含义如下
map要操作的regmap。reg要读的寄存器。val读到的寄存器值。返回值0读取成功其他值读取失败。
regmap_write函数原型如下
int regmap_write(struct regmap *map, unsigned int reg, unsigned int val)函数参数和返回值含义如下
map要操作的regmap。reg要写的寄存器。val要写的寄存器值。返回值0写成功其他值写失败。
在regmap_read和regmap_write的基础上还衍生出了其他一些regmap的API函数首先是regmap_update_bits函数此函数用来修改寄存器指定的bit函数原型如下
int regmap_update_bits (struct regmap *map, unsigned int reg,unsigned int mask, unsigned int val)函数参数和返回值含义如下
map要操作的regmap。reg要操作的寄存器。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。返回值0写成功其他值写失败。
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0X10010000val的bit4和bit7设置为0也就是0X0xx0xxxx。
接下来看一下regmap_bulk_read函数此函数用于读取多个寄存器的值函数原型如下
int regmap_bulk_read(struct regmap *map, unsigned int reg, void *val,size_t val_count)函数参数和返回值含义如下
map要操作的regmap。reg要读取的第一个寄存器。val读取到的数据缓冲区。val_count要读取的寄存器数量。返回值0写成功其他值读失败。
另外也有多个寄存器写函数regmap_bulk_write函数原型如下
int regmap_bulk_write(struct regmap *map, unsigned int reg, const void *val,size_t val_count)函数参数和返回值含义如下
map要操作的regmap。reg要写的第一个寄存器。val要写的寄存器数据缓冲区。val_count要写的寄存器数量。返回值0写成功其他值读失败。
关于regmap常用到API函数就讲解到这里还有很多其他功能的API函数可以自行查阅Linux内核即可内核里面对每个API函数都有详细的讲解。
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、write_flag_mask和zero_flag_mask这三个掩码非常重要本节来学习一下如何使用这三个掩码。在学习icm20608的时候讲过了icm20608支持i2c和spi接口但是当使用spi接口的时候读取icm20608寄存器的时候地址最高位必须置1写内部寄存器的是时候地址最高位要设置为0。因此这里就涉及到对寄存器地址最高位的操作在之前的SPI驱动实验中在使用SPI接口函数读取icm20608内部寄存器的时候手动将寄存器地址的最高位置1代码如下所示
示例代码 55.1.4.1 icm20608 驱动
1 static int icm20608_read_regs(struct icm20608_dev *dev, u8 reg,
void *buf, int len)
2 {
3
......
21 txdata[0] reg | 0x80; /* 写数据的时候首寄存器地址 bit7 要置 1 */
22 t-tx_buf txdata; /* 要发送的数据 */
23 t-rx_buf rxdata; /* 要读取的数据 */
24 t-len len1; /* t-len发送的长度读取的长度 */
25 spi_message_init(m); /* 初始化 spi_message */
26 spi_message_add_tail(t, m);
27 ret spi_sync(spi, m); /* 同步发送 */
......
39 return ret;
40 }示例代码55.1.4.1就是标准的SPI驱动其中第21行将寄存器的地址bit7置1表示这是一个读操作。
当使用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但是整个过程不需要自行操作全部由regmap框架来完成的。
同理write_flag_mask用法也一样的只是write_flag_mask用于写寄存器操作。
打开regmap-spi.c文件这个文件就是regmap的spi总线文件找到如下所示内容 第101-110行初始化了一个regmap_bus实例regmap_spi重点看一下第107行中read_flag_mask默认为0X80。注意这里是将regmap_bus的read_flag_mask成员变量设置为0X80。regmap_bus结构体大家自行查看一下这里就不讲了。
第112-119行__regmap_init_spi函数前面说了要想在spi总线中使用regmap框架首先要使用regmap_init_spi函数用于并申请一个SPI总线的regmap。regmap_init_spi函数会调用这里的__regmap_init_spi函数从第117行可以看出__regmap_init_spi函数只是对__regmap_init的简单封装因此最终完成regmap申请并初始化的是__regmap_init函数。在__regmap_init函数中找到如下所示内容 第812-817行就是用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当所使用的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并且也要将zero_flag_mask设置为true。
regmap框架就讲解到这里接下来学习如何之前SPI驱动实验中编写的icm20608驱动改为regmap框架。
实验程序编写
修改设备结构体添加regmap和regmap_config
regmap框架的核心就是regmap和regmap_config结构体一般都是在自定义的设备结构体里面添加这两个类型的成员变量所以首先在icm20608_dev结构体里面添加regmap和regmap_config。
只需要在icm20608_dev设备结构体中添加regmap结构体变量指针regmap以及regmap_config结构体变量regmap_config就可以了。
初始化regmap
一般在probe函数中初始化regmap本章节就是icm20608_probe函数。
在原先的基础上添加regmap_config的初始化配置icm20608dev这个设备结构体的regmap_config成员变量就好了设置reg_bits8val_bits8read_flag_mask0x80。
然后配置icm20608dev的regmap变量由regmap_init_spi来进行初始化配置SPI总线的regmap。
同理需要注销的话就是在remove函数中添加regmap_exit来注销就可以了。
读写设备内部寄存器
在read的操作函数中可以直接通过regmap_read来进行寄存器读取在write的函数中通过regmap_write来写入。
在最后的readdata函数中可以通过regmap_buld_read来进行多个寄存器的读取。
运行测试
测试APP直接用之前SPI驱动编写的icm20608App.c即可。测试方法也和之前一样输入如下命令 depmod //第一次加载驱动的时候需要运行此命令 modprobe icm20608.ko //加载驱动模块 ./icm20608App /dev/icm20608 //app 读取内部数据
如果regmap API工作正常那么就会正确的初始化icm20608并且读出传感器数据结果和SPI驱动是一样的如下图所示 IIC总线的regmap框架基本和SPI一样只是需要使用regmap_init_i2c来申请并初始化对应的regmap同样都是使用regmap_read和regmap_write来读写I2C设备内部寄存器。
总结
Regmap就是对IIC、SPI总线的再次封装可以通过regmap_init_xxx(xxx就是你的具体总线名称)然后通过regmap_read和regmap_write来进行单个寄存器的读写操作就可以了。
也就是说之前的IIC和SPI总线的实验需要自己去翻手册然后对寄存器进行读写如果使用Regmap就可以用一样的函数来进行读写了相当于代码复用不用重新编写了。
