目錄：

一、regmap子系統(tǒng)的引入

二绣檬、regmap子系統(tǒng)的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)

一足陨、regmap子系統(tǒng)的引入

沒(méi)有regmap子系統(tǒng)之前

在內(nèi)核代碼里，有成千上萬(wàn)的以I2C / SPI為通訊接口的設(shè)備驅(qū)動(dòng)娇未。

以I2C設(shè)備為例

各種I2C接口的設(shè)備驅(qū)動(dòng)都需要通過(guò)I2C子系統(tǒng)的API（i2c_transfer()）來(lái)進(jìn)行讀寫寄存器的操作墨缘。在對(duì)應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)中，I2C讀寫寄存器的操作通常會(huì)被封裝成2個(gè)靜態(tài)函數(shù)忘蟹。

xxx_i2c_read_reg()/xxx_i2c_write_reg()：

在沒(méi)有regmap抽象層之前飒房，內(nèi)核里充斥著大量類似的代碼，這些代碼都是多余的媚值，使用I2C總線來(lái)讀寫寄存器的操作是有共性的，應(yīng)該被抽象出來(lái)护糖，形成一份統(tǒng)一的代碼褥芒。驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)人員應(yīng)使用該抽象層的API來(lái)讀寫I2C設(shè)備的寄存器，然后把更多的精力放在驅(qū)動(dòng)的邏輯設(shè)計(jì)上嫡良。

同樣的锰扶，沒(méi)有regmap子系統(tǒng)時(shí)，spi設(shè)備的寄存器讀寫操作也是散落在各個(gè)spi設(shè)備驅(qū)動(dòng)寝受。

i2c/spi drvier坷牛、i2c/spi device、i2c/spi subsystem之間的關(guān)系如下：

有了regmap子系統(tǒng)后

1. 同樣以I2C設(shè)備為例很澄，先定義struct regmap_config：

struct regmap_config里包含了讀寫芯片寄存器所需所有信息京闰，例如寄存器數(shù)據(jù)位寬、地址位寬等甩苛。

2. 將struct regmap_config注冊(cè)給regmap子系統(tǒng)：

得到一個(gè)struct regmap對(duì)象蹂楣，有了這個(gè)對(duì)象，就可以調(diào)用regmap子系統(tǒng)提供的用于讀寫寄存器的API了讯蒲。

3. 使用regmap API讀寫寄存器：

int regmap_read(struct regmap *map, unsigned int reg,

? ? ? ? ? ? ? ? unsigned int *val);

int regmap_write(struct regmap *map, unsigned int reg,

? ? ? ? ? ? ? ? unsigned int val);

int regmap_update_bits(struct regmap *map, unsigned int reg,

? ? ? ? ? ? ? ? unsigned int mask, unsigned int val);

讀寫寄存器的操作已經(jīng)抽象到regmap子系統(tǒng)里了痊土，完整的API位于include/linux/regmap.h。

有了regmap后墨林，i2c/spi drvier赁酝、i2c/spi device、i2c/spi subsystem之間的關(guān)系如下：

我在Linux-4.14內(nèi)核里搜索了一下旭等，目前大約有491個(gè)地方使用了regmap子系統(tǒng)酌呆，將來(lái)可能會(huì)更多。

二辆雾、regmap子系統(tǒng)的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)

regmap的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在Linux-4.14內(nèi)核中肪笋，regmap分為3層：

源碼文件：

regmap的緩存功能

在regmap子系統(tǒng)里，可以選擇是否使用緩存功能：

regmap內(nèi)支持3 種緩存類型：數(shù)組（flat）、LZO 壓縮和紅黑樹（rbtree）

1) 數(shù)組是最簡(jiǎn)單的緩存類型藤乙，當(dāng)設(shè)備寄存器很少時(shí)猜揪，可以用這種類型來(lái)緩存寄存器值。

2) LZO(Lempel–Ziv–Oberhumer) 是 Linux 中經(jīng)常用到的一種壓縮算法坛梁，Linux 編譯后就會(huì)用這個(gè)算法來(lái)壓縮而姐。這個(gè)算法有 3 個(gè)特性：壓縮快，解壓不需要額外內(nèi)存划咐，壓縮比可以自動(dòng)調(diào)節(jié)拴念。在這里，你可以理解為一個(gè)數(shù)組緩存褐缠，套了一層壓縮政鼠，來(lái)節(jié)約內(nèi)存。當(dāng)設(shè)備寄存器數(shù)量中等時(shí)队魏，可以考慮這種緩存類型公般。

3) 紅黑樹特性就是索引快，所以當(dāng)設(shè)備寄存器數(shù)量比較大胡桨，或者對(duì)寄存器操作延時(shí)要求低時(shí)官帘，就可以用這種緩存類型。

相關(guān)結(jié)構(gòu)體：

struct regmap_config

struct regmap_config里包含了讀寫芯片寄存器所需的所有信息昧谊，它是regmap API里最核心的結(jié)構(gòu)體刽虹。使用regmap子系統(tǒng)的第一步就是填充該結(jié)構(gòu)體。這個(gè)結(jié)構(gòu)體看著龐大呢诬，但是大多數(shù)情況下只要初始化幾個(gè)成員變量就足夠了涌哲，最簡(jiǎn)單和常見(jiàn)的情況類似這樣：

struct regmap_config重要成員變量的含義如下：

struct regmap_bus

該結(jié)構(gòu)體用于描述一種硬件總線的寄存器讀寫操作（a hardware bus for the register map infrastructure）。

regmap_bus并不是面向用戶的API馅巷，也就是說(shuō)使用regmap子系統(tǒng)并不要求一定要了解該結(jié)構(gòu)體膛虫，但是理解該結(jié)構(gòu)體有助于我們了解regmap是如何抽象寄存器讀寫操作的。無(wú)論是i2c還是spi钓猬，在調(diào)用devm_regmap_init_[i2c|spi|...]將struct regmap_config注冊(cè)給regmap子系統(tǒng)后稍刀，在子系統(tǒng)內(nèi)部都會(huì)根據(jù)remap_config里的配置信息找到對(duì)應(yīng)的struct regmap_bus。

比如：

static struct regmap_bus regmap_i2c

[...]

static struct regmap_bus regmap_i2c_smbus_i2c_block

static struct regmap_bus regmap_spi

static struct regmap_bus regmap_spmi_base

[...]

有了適配芯片的 regmap_config 和 regmap_bus敞曹，regmap子系統(tǒng)就有了讀寫該芯片寄存器的能力账月，然后就會(huì)返回一個(gè)struct regmap供設(shè)備驅(qū)動(dòng)來(lái)使用了，struct regmap類似一個(gè)大管家澳迫，包含了所有信息局齿，負(fù)責(zé)統(tǒng)籌一切。

struct regmap_bus重要成員變量的含義如下：

定義一個(gè)regmap_bus結(jié)構(gòu)體時(shí)不需要初始化其所有成員變量橄登，例如某些 i2c 芯片的寄存器是16bit（2Byte）的抓歼，其使用的regmap_bus如下：

常用的regmap API

regmap提供出來(lái)的讀寫寄存器的API非常多讥此，最常用的3個(gè)API如下：

可以猜測(cè)上述API會(huì)利用struct regmap_config + struct regmap_bus完成寄存器的讀寫操作。

簡(jiǎn)單看下regmap_read()的實(shí)現(xiàn)：

regmap_read

? ? struct regmap *map

? ? map->reg_read(context, reg, val);

? ? ? ? _regmap_bus_reg_read

? ? ? ? ? ? map->bus->reg_read

總結(jié)

regmap 是在 Linux 3.1 加入進(jìn)來(lái)的特性谣妻，其最初的目的是減少i2c/spi等設(shè)備驅(qū)動(dòng)里的重復(fù)邏輯萄喳，提供一種通用的接口來(lái)操作芯片內(nèi)寄存器，隨著版本的更迭蹋半，regmap 支持的bus越來(lái)越多他巨，并且除了能做到統(tǒng)一的 寄存器I/O 接口，還可以在驅(qū)動(dòng)和硬件 IC 之間做一層緩存减江，從而能減少底層 I/O 的操作次數(shù)染突。給我的感覺(jué)是：內(nèi)核越來(lái)越強(qiáng)大了，但是學(xué)習(xí)的難度也越來(lái)越大辈灼，前路漫漫啊份企，求老司機(jī)帶路...

你和我各有一個(gè)蘋果，如果我們交換蘋果的話茵休，我們還是只有一個(gè)蘋果薪棒。但當(dāng)你和我各有一個(gè)想法，我們交換想法的話榕莺，我們就都有兩個(gè)想法了。如果你也對(duì)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)有興趣棵介，并且想和更多人互相交流學(xué)習(xí)的話钉鸯，請(qǐng)關(guān)注我的公眾號(hào)：ESexpert，一起來(lái)學(xué)習(xí)吧邮辽，歡迎各種收藏/轉(zhuǎn)發(fā)/批評(píng)唠雕。

?