关键词:android 电池 电量计 MAX17040 任务初始化宏 power_supply
平台信息:
内核:linux2.6/linux3.0
系统:android/android4.0
平台:samsung exynos 4210、exynos 4412 、exynos 5250
作者:xubin341719(欢迎转载,请注明作者)
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完整驱动代码&规格书下载:MAX17040_PL2301
android 电池(二):android关机充电流程、充电画面显示
android电池(四):电池 电量计(MAX17040)驱动分析篇
android电池(五):电池 充电IC(PM2301)驱动分析篇
电池电量计,库仑计,用max17040这颗电量IC去计量电池电量,这种方法比较合理。想起比较遥远的年代,做samsung s5pc110/sp5v210的时候,计量电量用一个AD口加两个分压电阻就做了,低电量的时候系统一直判断不准确,“低电关机”提示一会有,一会没有,客户那个郁闷呀,“到底是有电还是没电?”。
如下图,通过两个分压电阻,和一个AD脚去侦测VCC(电池)电压。
一、MAX17040的工作原理
电量计MAX17040,他通过芯片去测量电池电量,芯片本身集成的电路比较复杂,同时可以通过软件上的一些算法去实现一些处理,是测量出的电量更加准确。还有一个好处,就是他之接输出数字量,通过IIC直接读取,我们在电路设计、程序处理上更加的统一化。
如下图所示,MAX17040和电池盒主控的关系,一个AD脚接到电池VBAT+,检测到的电量信息,通过IIC传到主控。
下面是电路图,电路接口比较简单,VBAT+,接到max17040的CELL,IIC接到主控的IIC2接口,这个我们在程序中要配置。看这个器件比较简单吧。
看下max17040的内部结构,其实这也是一个AD转换的过程,单独一颗芯片去实现,这样看起来比较专业些。CELL接口,其实就是一个ADC转换的引脚,我们可以看到芯片内部有自己的时钟(time base),IIC控制器之类的,通过CELL采集到的模拟量,转换成数字量,传输给主控。
通过上面的介绍Max17040的硬件、原理我们基本上都了解了,比较简单,下面我们就重点去分析下驱动程序。
二、MAX17040 总体流程
电量计的工作流程比较简单,max17040通过CELL ADC转换引脚,把电池的相关信息,实时读取,存入max17040相应的寄存器,驱动申请一个定时器,记时结束,通过IIC去读取电池状态信息,和老的电池信息对比,如果用变化上报,然后重新计时;这样循环操作,流程如下所示:
三、MAX17040这个电量计驱动,我们主要用到以下知识点
1、IIC的注册(这个在TP、CAMERA中都有分析);
2、linux 中定时器的使用;
3、任务初始化宏;
4、linux定时器调度队列;
5、max17040测到电量后如何上传到系统(这个电池系统中有简要的分析);
6、AC、USB充电状态的上报,这个和电池电量是一种方法。
7、电池曲线的测量与加入;
1、IIC的注册
IIC这个总线,在工作中用的比较多,TP、CAMERA、电量计、充电IC、音频芯片、电源管理芯片、基本所有的传感器,所以这大家要仔细看下,后面有时间的话单独列一片介绍下IIC,从单片机时代都用的比较多,看来条总线的生命力很强,像C语言一样,很难被同类的东西替代到,至少现在应该是这样的。
看下他结构体的初始化与驱动的申请,这个比较统一,这里就不想想解释了。
(1)、IIC驱动的注册:
static const struct i2c_device_id max17040_id[] = {
{ "max17040", },
{ }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(i2c, max17040_id); static struct i2c_driver max17040_i2c_driver = {
.driver = {
.name = "max17040",
},
.probe = max17040_probe,
.remove = __devexit_p(max17040_remove),
.suspend = max17040_suspend,
.resume = max17040_resume,
.id_table = max17040_id,
}; static int __init max17040_init(void)
{
printk("MAX17040 max17040_init !!\n");
wake_lock_init(&vbus_wake_lock, WAKE_LOCK_SUSPEND, "vbus_present");
return i2c_add_driver(&max17040_i2c_driver);
}
module_init(max17040_init);
(2)在arch/arm/mach-exynos/mach-smdk4x12.c中,IC平台驱动的注册:
static struct i2c_board_info i2c_devs2[] __initdata = {
#if defined(CONFIG_BATTERY_MAX17040)
{
I2C_BOARD_INFO("max17040", 0x36),//IIC地址;
.platform_data = &max17040_platform_data,
},
#endif
……………………
};
下图就是我们IIC驱动注册生成的文件;
/sys/bus/i2c/drivers/max17040
2、linux 中定时器的使用
定时器,就是定一个时间, 比如:申请一个10秒定时器,linux系统开始计时,到10秒,请示器清零重新计时并发出信号告知系统计时完成,系统接到这个信号,做相应的处理;
#include <linux/delay.h>
#define MAX17040_DELAY msecs_to_jiffies(5000)
3、任务初始化宏
任务结构体的初始化完成后,接下来要将任务安排进工作队列。 可采用多种方法来完成这一操作。 首先,利用 queue_work 简单地将任务安排进工作队列(这将任务绑定到当前的 CPU)。 或者,可以通过 queue_work_on 来指定处理程序在哪个 CPU 上运行。 两个附加的函数为延迟任务提供相同的功能(其结构体装入结构体 work_struct 之中,并有一个 计时器用于任务延迟 )。
4、linux定时器调度队列
5、max17040测到电量后如何上传到系统(这个电池系统中有简要的分析);
4中的定时器记时完成,就可以调度队列,chip->work执行:max17040_work函数,把改读取的信息上传,我们看下max17040_work函数的实现:
(1)、保存老的电池信息,如电量、AC、USB是否插入
(2)、读取电池新的状态信息
max17040_get_online(chip->client);//读取是否有AC插入;
max17040_get_vcell(chip->client);//读取电池电压;(这个地方原来写错,多谢细心网友,更正!!)
max17040_get_soc(chip->client);//读取电池电量;
max17040_get_status(chip->client);//读取状态;
(3)、如果电池信息有变化,就上报系统
if ((old_vcell != chip->vcell) || (old_soc != chip->soc)) {
/* printk(KERN_DEBUG "power_supply_changed for battery\n"); */
power_supply_changed(&chip->battery);
}
power_supply_changed这个函数比较重要, 我们后面分析;
(4)、如果用PM2301充电IC,USB充电功能不用
这个是由于我们的系统耗电比较大,用USB充电时,电流过小,所以出现越充越少的现象,所以这个功能给去掉了。
(5)、如果有DC插入,则跟新充电状态
power_supply_changed(&chip->ac);
6、AC、USB充电状态怎么更新到应用
如上面所说,通过power_supply_changed上报;
7、电池曲线的测量与加入
电池曲线,就是电池的冲放电信息,就是用专业的设备,对电池连续充放电几天,测出一个比较平均的值。然后转换成针对电量IC(如我们用的max17040)的数字量,填入一个数组中,如下图所示:
下面数据时针对电池曲线的数字量,和相关参数。如上图所示,为160小时的电池信息,包括:不同颜色分别代表不同的曲线:如temperature ,reference SOC ,fuel gauge SOC,Vcell,Empty Voltage
数据表格如下:
加入驱动中的值:
/driver/power/max17040_common.c中
四、驱动分析
1、Probe函数分析
上面我们简单了解驱动中用到的主要知识点,后面我们把这些点串起来,驱动还是从probe说起;
static int __devinit max17040_probe(struct i2c_client *client,
const struct i2c_device_id *id)
{
struct i2c_adapter *adapter = to_i2c_adapter(client->dev.parent);
struct max17040_chip *chip;
int ret;
printk("MAX17040 probe !!\n"); if (!i2c_check_functionality(adapter, I2C_FUNC_SMBUS_BYTE))
return -EIO; chip = kzalloc(sizeof(*chip), GFP_KERNEL); if (!chip)
return -ENOMEM; g_chip = chip;
g_i2c_client = client;//(1)、IIC 驱动部分client 申请; chip->client = client;
chip->pdata = client->dev.platform_data;
i2c_set_clientdata(client, chip);
chip->battery.name = "battery";//(2)、chip name;
chip->battery.type = POWER_SUPPLY_TYPE_BATTERY;
chip->battery.get_property = max17040_get_property;//(3)、获取电池信息;
chip->battery.properties = max17040_battery_props;//(4)、电池各种信息;
chip->battery.num_properties = ARRAY_SIZE(max17040_battery_props);
chip->battery.external_power_changed = NULL;
ret = power_supply_register(&client->dev, &chip->battery);//(5)、battery加入power_supply
if (ret)
goto err_battery_failed; chip->ac.name = "ac"
chip->ac.type = POWER_SUPPLY_TYPE_MAINS;
chip->ac.get_property = adapter_get_property;
chip->ac.properties = adapter_get_props;
chip->ac.num_properties = ARRAY_SIZE(adapter_get_props);
chip->ac.external_power_changed = NULL;
ret = power_supply_register(&client->dev, &chip->ac);//(6)、和battery相似,把ac加入power_supply
if (ret)
goto err_ac_failed; #if !defined(CONFIG_CHARGER_PM2301)
chip->usb.name = "usb";
chip->usb.type = POWER_SUPPLY_TYPE_USB;
chip->usb.get_property = usb_get_property;
chip->usb.properties = usb_get_props;
chip->usb.num_properties = ARRAY_SIZE(usb_get_props);
chip->usb.external_power_changed = NULL;
ret = power_supply_register(&client->dev, &chip->usb);//(7)、和battery相似,把usb加入power_supply
if (ret)
goto err_usb_failed; if (chip->pdata->hw_init && !(chip->pdata->hw_init())) {
dev_err(&client->dev, "hardware initial failed.\n");
goto err_hw_init_failed;
}
#endif #ifdef MAX17040_SUPPORT_CURVE
g_TimeCount = ;
handle_model();
#endif
max17040_get_version(client);
battery_initial = ; INIT_DELAYED_WORK_DEFERRABLE(&chip->work, max17040_work);//(8)、任务宏初始化,max17040加入chip->work队列;
schedule_delayed_work(&chip->work, MAX17040_DELAY);//(9)、通过定时器调度队列; printk("MAX17040 probe success!!\n");
return ; err_hw_init_failed:
power_supply_unregister(&chip->usb);
err_usb_failed:
power_supply_unregister(&chip->ac);
err_ac_failed:
power_supply_unregister(&chip->battery);
err_battery_failed:
dev_err(&client->dev, "failed: power supply register\n");
i2c_set_clientdata(client, NULL);
kfree(chip);
return ret;
}
(1)、IIC 驱动部分client 申请;
(2)、chip name;
(3)、获取电池信息;
通过传递下来的参数,来读取结构体中相应的状态,这个函数实现比较简单。
(4)电池各种信息
static enum power_supply_property max17040_battery_props[] = {
POWER_SUPPLY_PROP_PRESENT,
POWER_SUPPLY_PROP_STATUS,
/*POWER_SUPPLY_PROP_ONLINE,*/
POWER_SUPPLY_PROP_VOLTAGE_NOW,
POWER_SUPPLY_PROP_CAPACITY,
POWER_SUPPLY_PROP_TECHNOLOGY,
POWER_SUPPLY_PROP_HEALTH,
POWER_SUPPLY_PROP_TEMP,
};
(5)、battery加入power_supply;
(6)、和battery相似,把ac加入power_supply;
(7)、和battery相似,把usb加入power_supply;
(8)、max17040加入chip->work队列;
前面已经分析;
(9)、通过定时器调度队列;
前面已经分析;
2、power_supply_changed简要分析
如:把电池电量信息上报:我们在max17040_work队列调度函数中, 如果有电池信息、状态变化,则上用power_supply_changed上报。
power_supply_changed(&chip->battery);
Kernel/drivers/power/power_supply_core.c中: