目录：

一、regmap子系统的引入

二、regmap子系统的内部实现

一、regmap子系统的引入

没有regmap子系统之前

在内核代码里，有成千上万的以I2C / SPI为通讯接口的设备驱动。

以I2C设备为例

各种I2C接口的设备驱动都需要通过I2C子系统的API（i2c_transfer()）来进行读写寄存器的操作。在对应的设备驱动中，I2C读写寄存器的操作通常会被封装成2个静态函数。

xxx_i2c_read_reg()/xxx_i2c_write_reg()：

在没有regmap抽象层之前，内核里充斥着大量类似的代码，这些代码都是多余的，使用I2C总线来读写寄存器的操作是有共性的，应该被抽象出来，形成一份统一的代码。驱动开发人员应使用该抽象层的API来读写I2C设备的寄存器，然后把更多的精力放在驱动的逻辑设计上。

同样的，没有regmap子系统时，spi设备的寄存器读写操作也是散落在各个spi设备驱动。

i2c/spi drvier、i2c/spi device、i2c/spi subsystem之间的关系如下：

有了regmap子系统后

1. 同样以I2C设备为例，先定义struct regmap_config：

struct regmap_config里包含了读写芯片寄存器所需所有信息，例如寄存器数据位宽、地址位宽等。

2. 将struct regmap_config注册给regmap子系统：

得到一个struct regmap对象，有了这个对象，就可以调用regmap子系统提供的用于读写寄存器的API了。

3. 使用regmap API读写寄存器：

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);

读写寄存器的操作已经抽象到regmap子系统里了，完整的API位于include/linux/regmap.h。

有了regmap后，i2c/spi drvier、i2c/spi device、i2c/spi subsystem之间的关系如下：

我在Linux-4.14内核里搜索了一下，目前大约有491个地方使用了regmap子系统，将来可能会更多。

二、regmap子系统的内部实现

regmap的拓扑结构

在Linux-4.14内核中，regmap分为3层：

源码文件：

regmap的缓存功能

在regmap子系统里，可以选择是否使用缓存功能：

regmap内支持3 种缓存类型：数组（flat）、LZO 压缩和红黑树（rbtree）

1) 数组是最简单的缓存类型，当设备寄存器很少时，可以用这种类型来缓存寄存器值。

2) LZO(Lempel–Ziv–Oberhumer) 是 Linux 中经常用到的一种压缩算法，Linux 编译后就会用这个算法来压缩。这个算法有 3 个特性：压缩快，解压不需要额外内存，压缩比可以自动调节。在这里，你可以理解为一个数组缓存，套了一层压缩，来节约内存。当设备寄存器数量中等时，可以考虑这种缓存类型。

3) 红黑树特性就是索引快，所以当设备寄存器数量比较大，或者对寄存器操作延时要求低时，就可以用这种缓存类型。

相关结构体：

struct regmap_config

struct regmap_config里包含了读写芯片寄存器所需的所有信息，它是regmap API里最核心的结构体。使用regmap子系统的第一步就是填充该结构体。这个结构体看着庞大，但是大多数情况下只要初始化几个成员变量就足够了，最简单和常见的情况类似这样：

struct regmap_config重要成员变量的含义如下：

struct regmap_bus

该结构体用于描述一种硬件总线的寄存器读写操作（a hardware bus for the register map infrastructure）。

regmap_bus并不是面向用户的API，也就是说使用regmap子系统并不要求一定要了解该结构体，但是理解该结构体有助于我们了解regmap是如何抽象寄存器读写操作的。无论是i2c还是spi，在调用devm_regmap_init_[i2c|spi|...]将struct regmap_config注册给regmap子系统后，在子系统内部都会根据remap_config里的配置信息找到对应的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

[...]

有了适配芯片的 regmap_config 和 regmap_bus，regmap子系统就有了读写该芯片寄存器的能力，然后就会返回一个struct regmap供设备驱动来使用了，struct regmap类似一个大管家，包含了所有信息，负责统筹一切。

struct regmap_bus重要成员变量的含义如下：

定义一个regmap_bus结构体时不需要初始化其所有成员变量，例如某些 i2c 芯片的寄存器是16bit（2Byte）的，其使用的regmap_bus如下：

常用的regmap API

regmap提供出来的读写寄存器的API非常多，最常用的3个API如下：

可以猜测上述API会利用struct regmap_config + struct regmap_bus完成寄存器的读写操作。

简单看下regmap_read()的实现：

regmap_read

    struct regmap *map

    map->reg_read(context, reg, val);

        _regmap_bus_reg_read

            map->bus->reg_read

总结

regmap 是在 Linux 3.1 加入进来的特性，其最初的目的是减少i2c/spi等设备驱动里的重复逻辑，提供一种通用的接口来操作芯片内寄存器，随着版本的更迭，regmap 支持的bus越来越多，并且除了能做到统一的 寄存器I/O 接口，还可以在驱动和硬件 IC 之间做一层缓存，从而能减少底层 I/O 的操作次数。给我的感觉是：内核越来越强大了，但是学习的难度也越来越大，前路漫漫啊，求老司机带路...

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