深入理解 Regmap：內核映射寄存器框架

一、Regmap 簡介

Regmap 作為 Linux 內核中的一個框架，提供了一種方便且易於使用的方式來管理設備的映射寄存器。Regmap 的設計思想是讓開發人員快速、靈活地訪問這些寄存器，同時可以提供完整的錯誤處理機制。

Regmap 通過抽象出寄存器集合和訪問寄存器的方式，為開發人員屏蔽了訪問底層硬體例如 i2c、spi、pci 等的細節，提供了一種通用的訪問方式。此外，Regmap 還通過緩存寄存器的方式，可以在一定程度上提升對硬體的訪問效率。

二、Regmap 的使用方法

Regmap 被廣泛應用於內核中訪問設備寄存器，使用 Regmap 需要載入一個或多個協議來實現底層通信。Regmap 的 API 包括初始化、寄存器讀寫、寄存器更新、寄存器修改和查找操作。

1. Regmap 的初始化

Regmap 的初始化通常需要創建一個 Regmap 配置，其中包括訪問設備寄存器的方法、寄存器位寬、緩存模式等配置信息。當創建完配置結構體後，就可以通過調用 regmap_init 介面來創建一個 Regmap 實例。

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 的寄存器讀寫操作

Regmap 提供了一組 API 用於對設備的寄存器進行讀寫操作。這些 API 類似於內存讀寫操作函數，例如 regmap_read 和 regmap_write，這些函數可以讀寫單個寄存器的值，同時還支持讀寫多個寄存器的值。

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

3. Regmap 的寄存器更新操作

Regmap 提供了兩個 API 用於更新寄存器的值，這些值可以是為緩存模式下的寄存器值，也可以是直接更新硬體寄存器的值。這些 API 是 regmap_write_bits 和 regmap_update_bits。

regmap_write_bits 用於直接寫入到設備寄存器，可以使用 mask 來選擇要寫入的位。這個 API 不會修改緩存值。

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

regmap_update_bits 與 regmap_write_bits 類似，不同的是它會讀取當前寄存器的值，修改指定的位後再寫回。

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

4. Regmap 的寄存器修改操作

Regmap 提供了一個 API 用於修改設備的寄存器值。不同於前面的 API，這個 API 需要提供一個 reg_sequence 結構體，該結構體包含了需要修改的寄存器地址和相應的值。這個 API 適用於需要一次性修改多個寄存器的場景。

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 提供了一組 API 用於查找特定設備的 Regmap 實例。通過給定設備的描述信息，例如 I2C 地址、SPI CS 等，可以得到指向對應 Regmap 實例的指針。

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

三、Regmap 的優勢和局限性

Regmap 是一個通用的設備寄存器映射框架，可以幫助開發人員快速地訪問硬體寄存器。Regmap 的優勢包括：

• 提供了一個統一的介面、簡化了代碼量和管理大小
• 訪問底層硬體的細節被屏蔽了，簡化了驅動模塊的開發難度和單元測試過程
• 支持不同設備類型，包括 I2C、SPI、MMIO 等。
• 提供了緩存機制，可以在一定程度上提升對硬體的訪問效率

Regmap 的局限性包括：

• Regmap 提供的是基於寄存器的介面，對於非寄存器設備，例如網卡，需要特殊處理。
• Regmap 提供的是同步介面，在高速I/O的情況下，它的響應速度較慢，對性能和用戶體驗不利。

四、小結

Regmap 是一個強大的設備寄存器映射框架，它為開發人員帶來了許多便利性，讓他們能夠快速、方便地訪問設備的寄存器。Regmap 的優勢在於它的簡單易用、高度可定製化、設備兼容性和緩存機制。但對於不符合寄存器模型的設備，Regmap 的使用可能受限。開發人員在使用 Regmap 時應該考慮其特點和局限性，避免不必要的缺陷和問題。