對TF303充電部分做一個整理，內容涉及到電池的基礎知識、8607中斷、power supply子系統、電池和充電電器驅動、充電流程和電量計算等。

1.2. 環境

硬件環境：TF303

軟件環境：svn://172.16.0.70/svn_android/PXA920/branch/Kernel/W1225.03_8390_Kernel 版本8538

2. 充電基礎知識

2.1. 名詞解釋

恆流充電：保持恆定電流對電池進行充電。

恆壓充電：保持恆定電壓對電池進行充電。

熱敏電阻：對熱敏感的半導體電阻，其阻值隨溫度變化的曲線呈非線性或線性。

記憶效應：電池的記憶效應是指在下一次充電時所能充電的百分比。爲了消除電池的記憶效應，在下一次充電之前，必須先完全放電，然後再充電。只有這樣，才能百分之百的充滿電池。

涓流充電: 以一微小的電流對電池充電, 涓流充電用來先對完全放電的電池單元進行預充(恢復性充電)。。

電池容量：電池容量的國標單位爲庫侖,常用單位爲mAh 。1mAh=0.001安培*3600秒=3.6安培秒=3.6庫侖，比如一顆900mAh的電池可以提供300mA恆流的持續3小時的供電能力.

2.2. 電池參數

電池的五個主要參數爲：電池的容量、標稱電壓、內阻、放電終止電壓和充電終止電壓。

電池的容量：通常用mAh(毫安時)表示，1000mAh就是能在1000mA的電流下放電 1小時。

標稱電壓：通常指的是開路輸出電壓，也就是不接任何負載，沒有電流輸出的電壓值。

2.3. 鋰電池原理

電池由正極鋰化合物、中間的電解質膜及負極碳組成。

當電池充電時，鋰離子從正極中脫嵌，在負極中嵌入，放電時反之。一般採用嵌鋰過渡金屬氧化物做正極，如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4。

2.5. ADC法

鋰離子電池有一個對電量計量很有用的特性,就是在放電的時候,電池電壓隨電量的流逝會逐漸降低,並且有相當大的斜率.這就提供給我們另外一種近似的電量計量途徑.

用電壓來估計電池的剩餘容量有以下幾個不穩定性:

1.同一個電池,在同等剩餘容量的情況下,電壓值因放電電流的大小而變化. 放電電流越大,電壓越低.在沒有電流的情況下,電壓最高.

2.環境溫度對電池電壓的影響, 溫度越低,同等容量電池電壓越低.

3.循環對電池放電平臺的影響, 隨着循環的進行,鋰離子電池的放電平臺趨於惡化.放電平臺降低.所以相同電壓所代表的容量也相應變化了.

4.不同廠家,不同容量的鋰離子電池,其放電的平臺略有差異.

5.不同類型的電極材料的鋰離子電池,放電平臺有較大差異.鈷鋰和錳鋰的放電平臺就完全不同.

2.6. 庫侖計法

通過統計流入和流出電池的電荷數，使用庫侖計時需要通過其他方法獲得電池在使用前的電量。

2.8. TF303充電電路

(1)8067、8606和電池的連接圖

圖摘自8607 datasheet

(2)8607中斷引腳

8607的PMIC_INTN引腳接到AP的PMIC_INT引腳

(3)i2c通信

8606和8607的SCL引腳連接到AP的GPIO_53，SDA連接到GPIO_53

3. Android 電池管理

圖摘自網絡

在kernel中，驅動會在文件系統中生成battery相關的文件，包括電池電量、狀態等，驅動更新硬件信息時會調用power_supply提供的接口，power_supply收到這個事件後通過uevent機制利用netlink將這個event上報給app層，app層收event後再去讀sysfs中的相關文件獲取數據。

3.1. 相關代碼

(1)java代碼：

frameworks/base/services/java/com/android/server/BatteryService.java

frameworks/base/services/java/com/android/server/ SystemServer.java

frameworks/base/core/java/android/os/UEventObserver.java

(2)JNI代碼：

frameworks/base/services/jni/com_android_server_BatteryService.cpp

hardware/libhardware_legacy/uevent/uevent.c

android底層代碼

hardware/libhardware_legacy/uevent/uevent.c

(3)krenel代碼

與平臺無關文件

kernel/drivers/power/power_supply_core.c

kernel/drivers/power/power_supply_sysfs.c

kernel/drivers/usb/gadget/mv_gadget.c

平臺相關代碼

kernel/drivers/power/88pm860x_battery.c

kernel/drivers/power/88pm860x_charger.c

kernel/drivers/usb/misc/88pm860x_vbus.c

kernel/drivers/mfd/88pm860x-core.c

kernel/drivers/mfd/88pm860x-i2c.c

3.2. power系統文件

/sys/class/power_supply/battery/

/sys/class/power_supply/ac/

/sys/class/power_supply/usb/

3.3. power supply子系統

3.3.1. 數據結構體

struct power_supply結構體，如下圖

此結構體用於描述供電模塊，系統中總過註冊了三個power_supply，分別是：AC、USB host、battery

下面以battery的power_supply初始化對該結構體成員做簡單的說明

如上圖所示，其中的info->battery爲一個struct power_supply結構體

const char *name;用於描述模塊的名稱

enum power_supply_type type;用於描述類型，類型如下

enum power_supply_property *properties;用於描述該供電模塊有哪些屬性

battery的屬性如下

char **supplied_to; 供電給那個模塊

int (*get_property)(struct power_supply *psy, enum power_supply_property psp, union power_supply_propval *val); 此函數指針將指向獲得該模塊說屬性的接口函數

struct work_struct changed_work;工作隊列的初始化是在power_supply註冊函數中初始化的(詳細見後)。

3.3.3. power_supply_class_init

初始化函數原型如下

Power驅動創建了一個叫struct class *power_supply_class的類容器, 並且初始化函數指針power_supply_class->dev_uevent 指向power_supply_uevent函數，供電模塊的uevent環境變量的添加都是此函數中是實現的。

3.3.4. power_supply_register

此函數是對外提供的API，作用是註冊power_supply供電模塊，系統中需要調用此函數來註冊Battery、AC、USB三個供電模塊。函數的具體實現如下

此函數的主要操作有：

(1)把該設備的class指向power_supply_class

(2)調用device_add(dev);

(3)綁定函數power_supply_changed_work到 psy- >changed_work 工作隊列。備註：BATTERY AC USB這三個供電模塊的change_work都與power_supply_changed_work 函數綁定。

在調用device_add(dev)(定義在:/kernel/drivers/base/core.c中)時,會執行這一句代碼：klist_add_tail(&dev- >knode_class, &dev->class- >p- >class_devices); 因爲在上面的函數中dev->class = power_supply_class; ，所以device_add(dev) 會把dev- >knode_class 加入到power_supply_class 的klist鏈表中。也就是說會把usb、ac、charger三個的dev- >knode_class (備註：是個struct klist_node結構體)註冊到這個power_supply_class 鏈表中，到時候可以通過class_for_each_device 這個函數通過這個類來找到這三個device，然後通過device在找到power_supply。

3.3.5. power_supply_uevent

power_supply_uevent 此函數的作用是通過調用uevent的接口函數add_uevent_var添加環境變量，爲Battery、 AC、 USB準備好環境變量。

4. 中斷

4.1. 8607中斷

中斷相關寄存器

8607中斷狀態寄存器0x03、0x04 、05；中斷使能寄存器 0x06、0x07、0x08

8607的PMIC_INTN引腳接到AP的PMIC_INT引腳

4.2. 8607總中斷註冊

kernel/arch/arm/mach-mmp/raho_tf302_hwv0.c

其中pm860x_irq爲8607總中斷的處理函數

4.3. 8607子中斷註冊

8607子中斷的資源定義

舉例88pm860x_battery.c

4.4. 中斷的執行流程

當AP的PMIC_INTN引腳中斷信號發生時，則調用8607的總中斷處理函數pm860x_irq，在此函數中通過i2c來讀8607中斷狀態寄存器，遍歷860中斷狀態寄存器各個bit爲，判斷出具體哪個中斷髮生，pm860x_irq函數具體實現如下：

handle_nested_irq函數說明：該函數用於實現一種中斷共享機制，當多箇中斷共享某一根中斷線時，我們可以把這個中斷線作爲父中斷，共享該中斷的各個設備作爲子中斷，在父中斷的中斷線程中決定和分發響應哪個設備的請求，在得出真正發出請求的子設備後，調用handle_nested_irq來響應子中斷。

5. battery

5.1. 數據結構

電池d信息的數據結構

5.2. Battery init相關

5.2.1. Probe函數

函數的主要操作有：

電池初始化，將在後面介紹

初始化並註冊電池的struct power_supply結構體

註冊8607子中斷PM8607_IRQ_CC的處理函數爲pm860x_coulomb_handler

註冊8607子中斷PM8607_IRQ_BAT的處理函數爲pm860x_batt_handler

初始化monitor_work和changed_work兩個工作，其中monitor_work主要用於每隔30s刷新電池信息到用戶空間，changed_work用於更新的電池的狀態。

5.2.2. pm860x_init_battery

5.3. Battery measure api

5.3.1. 測量vbatt

int measure_vbatt(struct pm860x_battery_info *info, int state, int *data);

此函數通過measure_12bit_voltage 函數去讀8607的vbatt寄存器PM8607_VBAT_MEAS1 (0x6D)。然後通過校驗算法計算出vbatt的值。

5.3.2. 測量ibatt

int measure_current(struct pm860x_battery_info *info, int *data);

通過8607的0x68 0x6c計算出ibatt

5.3.3. 計算開路電壓

static int calc_ocv(struct pm860x_battery_info *info, int *ocv);

開路電壓值是通過測出的電壓、電流和內阻計算而來

5.3.4. 庫侖計計數

(1)數據結構

struct ccnt {

unsigned long long int pos;

unsigned long long int neg;

unsigned int spos;

unsigned int sneg;

int total_chg; /*充電統計*/

int total_dischg; /*放電統計*/

};

(2)庫侖計計算

static int calc_ccnt(struct pm860x_battery_info *info, struct ccnt *ccnt);

此函數通過8607的0x47和0x95寄存器算出total_chg和total_dischg

5.3.5. 計算電量

接口函數：static int calc_capacity(struct pm860x_battery_info *info, int *cap);

函數的內部實現如下圖

5.3.6. ADC計算電量

接口函數：static int calc_soc(struct pm860x_battery_info *info, int state, int *soc);

函數的流程爲：通過ADC測出電壓，然後再查array_soc 電量與電壓的對應關係表，從而得出電量值

5.3.7. 充電完成時更新soc

接口函數：int pm860x_battery_update_soc(void)

函數功能：在充電徹底終止後，將庫侖計清零，並將start_soc設爲100

5.4. GET電池屬性API

接口函數：static int pm860x_batt_get_prop(struct power_supply *psy, enum power_supply_property psp,

union power_supply_propval *val);

文件系統中，所有電池相關的設備文件都是通過此API來獲取數據，此函數在pm860x_battery_probe 中註冊info->battery.get_property =pm860x_batt_get_prop; 此函數會調用電池相關的測量函數。

5.5. Battery work

Power supply子系統通過uevent機制把信息傳輸到用戶空間上去，當battery的狀態發生改變的時候會向用戶空間上報一個uevent，這樣的話用戶空間就可以知道什麼時候去抓信息

5.5.1. Driver定時更新battery信息機制

在battery driver使用工作隊列來定時更新電池信息，工作隊列定義在struct pm860x_battery_info 的struct delayed_work monitor_work;成員。monitor_work初始化在如下函數中，相關代碼如下：

static __devinit int pm860x_battery_probe(struct platform_device *pdev){

...

INIT_DELAYED_WORK_DEFERRABLE(&info->monitor_work, pm860x_battery_work);

queue_delayed_work(chip->monitor_wqueue, &info->monitor_work, MONITOR_INTERVAL);

...

}

綁定pm860x_battery_work 函數到monitor_work 工作上，延時30s後將 monitor_work 加入到 monitor_wqueue 工作隊列中。

static void pm860x_battery_work(struct work_struct *work)

{

struct pm860x_battery_info *info = container_of(work,

struct pm860x_battery_info, monitor_work.work);

int cap, v, ocv, i, temp;

power_supply_changed(&info->battery);

queue_delayed_work(info->chip->monitor_wqueue, &info->monitor_work, MONITOR_INTERVAL);

}

函數說明：先調用power_supply_changed 函數，延時30s後將 monitor_work 再加入到 monitor_wqueue 工作隊列中。操作的結果就是每隔30s會調用一次pm860x_battery_work和power_supply_changed函數

5.5.2. Power supply子系統更新battery信息機制

void power_supply_changed(struct power_supply *psy)函數中通過schedule_work(&psy- >changed_work); 去執行changed_work綁定的函數, 此工作隊是在如下函數中初始化。

int power_supply_register(struct device *parent, struct power_supply *psy){

INIT_WORK(&psy- >changed_work, power_supply_changed_work)；

....

}

static void power_supply_changed_work(struct work_struct *work){

struct power_supply *psy = container_of(work, struct power_supply, changed_work);

kobject_uevent(&psy- >dev- >kobj, KOBJ_CHANGE);

…..

}

kobject_uevent 將調用kobject_uevent_env 函數將power_supply_uevent 函數中準備好的環境變量通過netlink發送的app層。

6. charger

6.1. 數據結構

6.2. 中斷

中斷	處理函數	功能
PM8607_IRQ_CHG	pm860x_charger_handler	charger detect
PM8607_IRQ_CHG_DONE	pm860x_done_handler	charging done
PM8607_IRQ_CHG_FAIL	pm860x_exception_handler	charging timeout
PM8607_IRQ_CHG_FAULT	pm860x_exception_handler	charging fault
PM8607_IRQ_GPADC1	pm860x_temp_handler	battery temperature
PM8607_IRQ_VBAT	pm860x_vbattery_handler	battery voltage
PM8607_IRQ_VCHG	pm860x_vchg_handler	vchg voltage