从零开始：手把手教你为嵌入式设备编写一个简单的Power Supply驱动（基于Linux 4.19.111）

从零开始：手把手教你为嵌入式设备编写一个简单的Power Supply驱动（基于Linux 4.19.111）

在嵌入式Linux开发中，电源管理是一个至关重要的环节。无论是智能家居设备、工业控制器还是便携式医疗设备，稳定可靠的电源供应都是系统正常运行的基础。本文将带你深入Linux内核的Power Supply子系统，从零开始构建一个完整的电池驱动。

1. 理解Linux Power Supply子系统

Linux内核中的Power Supply子系统为各类电源设备提供了统一的抽象框架。这个框架的核心思想是将电源状态信息抽象为属性（properties），并通过sysfs接口向用户空间暴露这些信息。

1.1 子系统架构

Power Supply子系统主要由三个部分组成：

• Core：位于drivers/power/power_supply_core.c，提供核心数据结构和公共逻辑
• Sysfs：位于drivers/power/power_supply_sysfs.c，实现sysfs接口和uevent功能
• LEDs：位于drivers/power/power_supply_leds.c，提供电源状态LED指示功能

典型的电源管理硬件通常包含两个主要组件：

1. Fuel Gauge（电量计）：监测电池电量、健康状态等信息
2. Charger（充电管理）：处理电源插拔检测和充放电过程

1.2 关键数据结构

开发Power Supply驱动需要理解三个核心数据结构：

struct power_supply_config { struct device_node *of_node; struct fwnode_handle *fwnode; void *drv_data; char **supplied_to; size_t num_supplicants; }; struct power_supply_desc { const char *name; enum power_supply_type type; enum power_supply_property *properties; size_t num_properties; int (*get_property)(struct power_supply *psy, enum power_supply_property psp, union power_supply_propval *val); int (*set_property)(struct power_supply *psy, enum power_supply_property psp, const union power_supply_propval *val); /* 其他成员省略 */ }; struct power_supply { const struct power_supply_desc *desc; struct device dev; /* 其他成员省略 */ };

2. 硬件准备与数据手册分析

假设我们基于i.MX6UL平台开发，使用TI的BQ27425电量计芯片通过I2C接口通信。

2.1 硬件连接

典型的连接方式如下：

2.2 关键寄存器分析

从BQ27425数据手册中，我们需要关注以下寄存器：

3. 驱动开发实战

3.1 初始化与注册

首先定义驱动所需的数据结构：

struct bq27425_data { struct i2c_client *client; struct power_supply *psy; struct delayed_work monitor_work; int voltage; int current; int capacity; int temp; };

然后实现驱动的probe函数：

static int bq27425_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id) { struct bq27425_data *data; struct power_supply_config psy_cfg = {}; int ret; /* 分配并初始化数据结构 */ data = devm_kzalloc(&client->dev, sizeof(*data), GFP_KERNEL); if (!data) return -ENOMEM; >static enum power_supply_property bq27425_props[] = { POWER_SUPPLY_PROP_STATUS, POWER_SUPPLY_PROP_VOLTAGE_NOW, POWER_SUPPLY_PROP_CURRENT_NOW, POWER_SUPPLY_PROP_CAPACITY, POWER_SUPPLY_PROP_TEMP, POWER_SUPPLY_PROP_TECHNOLOGY, }; static const struct power_supply_desc bq27425_psy_desc = { .name = "bq27425-battery", .type = POWER_SUPPLY_TYPE_BATTERY, .properties = bq27425_props, .num_properties = ARRAY_SIZE(bq27425_props), .get_property = bq27425_get_property, }; static int bq27425_get_property(struct power_supply *psy, enum power_supply_property psp, union power_supply_propval *val) { struct bq27425_data *data = power_supply_get_drvdata(psy); switch (psp) { case POWER_SUPPLY_PROP_STATUS: val->intval = POWER_SUPPLY_STATUS_DISCHARGING; break; case POWER_SUPPLY_PROP_VOLTAGE_NOW: val->intval =>static int bq27425_read_word(struct i2c_client *client, u8 reg) { int ret; ret = i2c_smbus_read_word_data(client, reg); if (ret < 0) return ret; return le16_to_cpu(ret); } static void bq27425_update_data(struct bq27425_data *data) { >static void bq27425_monitor_work(struct work_struct *work) { struct bq27425_data *data = container_of(work, struct bq27425_data, monitor_work.work); /* 更新数据 */ bq27425_update_data(data); /* 通知子系统数据变化 */ power_supply_changed(data->psy); /* 重新调度工作队列，每5秒更新一次 */ schedule_delayed_work(&data->monitor_work, 5 * HZ); }

4. 设备树配置

在设备树中添加节点描述硬件连接：

&i2c1 { status = "okay"; bq27425: fuel-gauge@55 { compatible = "ti,bq27425"; reg = <0x55>; monitored-battery = <&battery>; }; }; battery: battery { compatible = "simple-battery"; voltage-min-design-microvolt = <3000000>; voltage-max-design-microvolt = <4200000>; energy-full-design-microwatt-hours = <10000000>; charge-full-design-microamp-hours = <2500000>; };

5. 测试与验证

驱动加载后，可以通过sysfs接口验证功能：

# 查看电源设备列表 ls /sys/class/power_supply/ # 查看电池属性 cat /sys/class/power_supply/bq27425-battery/voltage_now cat /sys/class/power_supply/bq27425-battery/capacity

也可以通过内核日志查看驱动运行状态：

dmesg | grep bq27425

6. 高级功能扩展

6.1 实现充电状态检测

扩展驱动以支持充电状态检测：

/* 在属性数组中添加 */ POWER_SUPPLY_PROP_STATUS, /* 在get_property中添加处理 */ case POWER_SUPPLY_PROP_STATUS: if (data->current > 0) /* 正电流表示充电 */ val->intval = POWER_SUPPLY_STATUS_CHARGING; else if (data->capacity >= 100) val->intval = POWER_SUPPLY_STATUS_FULL; else val->intval = POWER_SUPPLY_STATUS_DISCHARGING; break;

6.2 添加温度监控

实现温度监控和过热保护：

/* 在监控工作函数中添加检查 */ if (data->temp > 500) { /* 50°C */ dev_warn(&data->client->dev, "Battery temperature too high: %d\n", >/* 在监控工作函数中添加检查 */ if (data->capacity < 15) { power_supply_changed(data->psy); /* 触发uevent */ dev_info(&data->client->dev, "Low battery: %d%%\n",>