深入理解 Regmap：内核映射寄存器框架

一、Regmap 简介

Regmap 作为 Linux 内核中的一个框架，提供了一种方便且易于使用的方式来管理设备的映射寄存器。Regmap 的设计思想是让开发人员快速、灵活地访问这些寄存器，同时可以提供完整的错误处理机制。

Regmap 通过抽象出寄存器集合和访问寄存器的方式，为开发人员屏蔽了访问底层硬件例如 i2c、spi、pci 等的细节，提供了一种通用的访问方式。此外，Regmap 还通过缓存寄存器的方式，可以在一定程度上提升对硬件的访问效率。

二、Regmap 的使用方法

Regmap 被广泛应用于内核中访问设备寄存器，使用 Regmap 需要加载一个或多个协议来实现底层通信。Regmap 的 API 包括初始化、寄存器读写、寄存器更新、寄存器修改和查找操作。

1. Regmap 的初始化

Regmap 的初始化通常需要创建一个 Regmap 配置，其中包括访问设备寄存器的方法、寄存器位宽、缓存模式等配置信息。当创建完配置结构体后，就可以通过调用 regmap_init 接口来创建一个 Regmap 实例。

struct regmap_config cfg = {
    .name = "example",
    .reg_bits = 8,
    .val_bits = 16,
    .max_register = 0xffff,
    .fast_io = true,
};

struct regmap *regmap;
regmap = regmap_init(&spi->dev, NULL, &cfg);

2. Regmap 的寄存器读写操作

Regmap 提供了一组 API 用于对设备的寄存器进行读写操作。这些 API 类似于内存读写操作函数，例如 regmap_read 和 regmap_write，这些函数可以读写单个寄存器的值，同时还支持读写多个寄存器的值。

regmap_read(regmap, 0x10, &value);
regmap_write(regmap, 0x20, value);

3. Regmap 的寄存器更新操作

Regmap 提供了两个 API 用于更新寄存器的值，这些值可以是为缓存模式下的寄存器值，也可以是直接更新硬件寄存器的值。这些 API 是 regmap_write_bits 和 regmap_update_bits。

regmap_write_bits 用于直接写入到设备寄存器，可以使用 mask 来选择要写入的位。这个 API 不会修改缓存值。

regmap_write_bits(regmap, 0x10, 0x01, 0x01);

regmap_update_bits 与 regmap_write_bits 类似，不同的是它会读取当前寄存器的值，修改指定的位后再写回。

regmap_update_bits(regmap, 0x20, 0x01, 0x01);

4. Regmap 的寄存器修改操作

Regmap 提供了一个 API 用于修改设备的寄存器值。不同于前面的 API，这个 API 需要提供一个 reg_sequence 结构体，该结构体包含了需要修改的寄存器地址和相应的值。这个 API 适用于需要一次性修改多个寄存器的场景。

struct reg_sequence reg[] = {
    { .reg = 0x10, .def = 0x1234 },
    { .reg = 0x20, .def = 0x5678 },
};

regmap_multi_reg_write(regmap, reg, ARRAY_SIZE(seq));

5. Regmap 的查找操作

Regmap 提供了一组 API 用于查找特定设备的 Regmap 实例。通过给定设备的描述信息，例如 I2C 地址、SPI CS 等，可以得到指向对应 Regmap 实例的指针。

struct regmap_config cfg = { .name = "example" };
struct regmap *regmap = regmap_init_i2c(i2cdev, &cfg);

三、Regmap 的优势和局限性

Regmap 是一个通用的设备寄存器映射框架，可以帮助开发人员快速地访问硬件寄存器。Regmap 的优势包括：

提供了一个统一的接口、简化了代码量和管理大小
访问底层硬件的细节被屏蔽了，简化了驱动模块的开发难度和单元测试过程
支持不同设备类型，包括 I2C、SPI、MMIO 等。
提供了缓存机制，可以在一定程度上提升对硬件的访问效率

Regmap 的局限性包括：

Regmap 提供的是基于寄存器的接口，对于非寄存器设备，例如网卡，需要特殊处理。
Regmap 提供的是同步接口，在高速I/O的情况下，它的响应速度较慢，对性能和用户体验不利。

四、小结

Regmap 是一个强大的设备寄存器映射框架，它为开发人员带来了许多便利性，让他们能够快速、方便地访问设备的寄存器。Regmap 的优势在于它的简单易用、高度可定制化、设备兼容性和缓存机制。但对于不符合寄存器模型的设备，Regmap 的使用可能受限。开发人员在使用 Regmap 时应该考虑其特点和局限性，避免不必要的缺陷和问题。

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