泰山派PD充电&放电+电量计方案验证

PD快充+电量计验证板

1. 介绍

支持PD快充协议，可以自定义申请PD协议电压和电流参数，支持参数自定修改充电的电流、截止电压、等参数。
且支持自动切换充电和放电，插入PD充电头则充电，插入USB或者用电器则对外放电5V(U盘则是个典型例子)。
这样就可以实现一个Type-C口实现既可以给电池PD充电，和支持插入USB设备给USB放电Linux系统则可以实现USB的设备识别。

1.1 BQ25890

充电IC采用： BQ25890 具有MaxChargeTM 技术实现高输入电压和可调电压 USB On-the-Go
升压模式的 I2C 控制型单节电池 5A 快速充电器，放电模式下最高5.5V + 2.4A最大输出，设备树可调参数。

1.2 MAX17048G+T10

MAX17048是微型、微功耗电流电量计，适用于手持和便携式设备中的锂离子  (Li+)  电池
I2C通讯接口，电路极其简单无需分压电阻

1.3 FUSB302BMPX

Fusb302是可编程的USB Type-C控制器，支持识别各种USB 设备和对应的状态;且支持最高100W的PD协议。
Fusb302用CC1/CC2引脚与typeC电源适配器通信，通过PD协议来设置电源适配器的输出电压和电流，从而达到控制充电电压电流，实现快充的目的。

2. 验证模块方案图解

<img src="//image.lceda.cn/oshwhub/a240ac5ba779486fb6ec79c57ef6cdf2.jpg" width="60%"/>
<img src="//image.lceda.cn/oshwhub/c6d515033678419a81f0304f698f90d6.jpg" width="60%"/>

从上图可以看出外接电池需要接入10K的热敏电阻，作为温度保护，忽略则直接无法充电指示灯快闪提示错误。
如果你不想接10K的热敏电阻可以将如下电阻加上：

3. 测试12V的PD申请+充电功率

<img src="//image.lceda.cn/oshwhub/76aeb3c170de43e895be1074f287c887.jpg" width="60%"/>

4. 泰山派移植成功的电量计驱动打印输出信息

使用linux电池管理子系统注册驱动，可以在/sys/class/power_supply/battery/内查看电压和SOC占比

5. 驱动移植

本次使用的是泰山派I2C2接口，IO使用情况如下图所示

5.1 修改设备树

修改文件： tspi-rk3566-user-v10-linux.dts
增加如下代码段

&pinctrl {
	........
	
	fusb30 {
		fusb0_int_: fusb0-int2 {
			rockchip,pins = <3 RK_PA2 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_up>;
		};
	};
	bq25890_p{
		bq25890_int: bq25890-int{
			rockchip,pins = <3 RK_PA1 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_up>;
		};
	};
        //END
	
};

添加I2C节点

//用户I2C2
&i2c2 {
	status = "okay";
	
     ..................
        
	fusb0: fusb30x@22 {
		compatible = "fairchild,fusb302";
		reg = <0x22>;
		status = "okay";
		pinctrl-names = "default";
		pinctrl-0 = <&fusb0_int_>;
		interrupt-parent = <&gpio3>;
		interrupts = <RK_PA2 IRQ_TYPE_LEVEL_LOW>;
		int-n-gpios = <&gpio3 RK_PA2 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
		// charge-dev = <&bq25890>;
	};
	
	bq25890:bq25890@6a{
		status = "okay";
		compatible = "ti,bq25890";
		reg = <0x6a>;
		// extcon = <&fusb0>;
		interrupt-parent = <&gpio3>;
		interrupts = <RK_PA1 IRQ_TYPE_LEVEL_LOW>;
		pinctrl-names = "default";
		pinctrl-0 = <&bq25890_int>;
		ti,battery-regulation-voltage = <4200000>;
		ti,charge-current = <2000000>;
		ti,termination-current = <50000>;
		ti,precharge-current = <128000>;
		ti,minimum-sys-voltage = <3700000>;
		ti,boost-voltage = <5000000>;
		ti,boost-max-current = <3000000>;
		
		ti,use-ilim-pin;
		ti,thermal-regulation-threshold = <120>;
	};


	max17048:max17048@36{
		status = "okay";
		compatible = "max17048";
		reg = <0x36>;
	};
};

内核中配置开启bq25890的驱动支持。
在kernel目录下执行命令： make ARCH=arm64 menuconfig 输入/打开搜索搜索bq25890开启 “[*] ”编译到内核.
执行： make ARCH=arm64 savedefconfig
覆盖配置： mv defconfig arch/arm64/configs/rockchip_linux_defconfig

---

复制电量计驱动文件(见底部附件)到指定目录：
kernel/drivers/power/supply/max17048_battery.c
修改文件：kernel/drivers/power/supply/Makefile 最后一行添加内容：
obj-y += max17048_battery.o

---

修改驱动文件：kernel/drivers/mfd/fusb302.c
修改方法名：static int fusb302_set_pos_power_by_charge_ic(struct fusb30x_chip *chip)

int max_vol, max_cur;
 
    max_vol = 12000;  //12V
    max_cur = 3000;   //3A
 
    if (max_vol > 0 && max_cur > 0)
    fusb_set_pos_power(chip, max_vol, max_cur);
 
    return 0;

<img src="//image.lceda.cn/oshwhub/47c2d94ae4fb455aa2399b57308c9b15.png" width="50%"/>

添加打印信息：

printk("fusb302---->%s:get vol = %d\n", __func__,CAP_FPDO_VOLTAGE(chip->rec_load[tmp]) * 50);
printk("fusb302---->%s:get cur = %d\n", __func__,CAP_FPDO_CURRENT(chip->rec_load[tmp]) * 10);

---

编译内核： ./build.sh kernel
烧录boot镜像。
启动开发板，设置日志打印级别： dmesg -n 7
查看电量计的打印数据。

2. 版本修改记录

2.1 20240803: 修改驱动适配自动充电+自动对外放电能力

原始bq25890的驱动代码中的自动对外放电函数是获取USB-PHY节点监听ID事件的
源码代码是这样写的：

/* OTG reporting */
	//USB_PHY_TYPE_USB2 USB 2.0 PHY。这段枚举定义了 Linux 内核中使用的 USB PHY 类型，用于描述 USB 控制器所连接的 PHY 的类型

	bq->usb_phy = devm_usb_get_phy(dev, USB_PHY_TYPE_USB2);
	if (!IS_ERR_OR_NULL(bq->usb_phy)) {
		dev_info(dev, "找到USB控制器");
		INIT_WORK(&bq->usb_work, bq25890_usb_work);
		bq->usb_nb.notifier_call = bq25890_usb_notifier;
		usb_register_notifier(bq->usb_phy, &bq->usb_nb);
	} else {
		dev_info(dev, "没有找到USB控制器 %ld\n",(unsigned long)bq->usb_phy);
	}

稍微解释下原厂的写法逻辑：

1. 从内核中获取Type是USB_PHY_TYPE_USB2 USB2.0的 usbPhy驱动。
2. 如果找到usbPhy则注册监听事件，监听的是USB的引脚ID被拉低事件，这里有个问题我们用的type-c不是MicroUSB接口没有ID引脚。且bq->usb_phy始终返回找不到usbPhy设备,我在内部的代码循环中加入日志打印，发现根本没进入到循环说明usbPhy内部根本没有RK USB设备注册过，具体原因不明白RK内部的usb驱动用的其他什么方法。这里就不研究了因为ID拉低事件监听不现实。

源码的监听实现充电自动这样写的：
<img src="//image.lceda.cn/oshwhub/09c8ac3ccd8647ea809534209554284c.png" width="70%"/>

那么对外输出电压是如何实现的呢？我直接根据文档总结就两点
OTG引脚给高电平 && OTG_CFG寄存器给1, 不满足则是充电模式。

解决思路： 默认直接让它OTG_CFG是1，然后我们控制OTG引脚的高低实现充电和放电的控制。
那么问题来了，如果知道插入的是充电器还是用电器（例如U盘）？
方案：
借助FUSB302驱动内部实现，来看下FUSB302驱动内部的一段代码

原来fusb302已经预料这个需求了，所以内部其实已经设计好了。
我们只要修改bq25890驱动默认让OTG_CFG设置1，然后让FUSB自己控制OTG引脚就好了。
摸明白后原来这么简单，切~ so easy

代码修改部分来咯：

1. 修改bq25890 路径：kernel/drivers/power/supply/bq25890_charger.c
   在 static int bq25890_probe(struct i2c_client *client,const struct i2c_device_id *id)函数最后一行添加代码

dev_info(bq->dev,"USB开启OTG Boost mode");
bq25890_field_write(bq, F_OTG_CFG, 1);

如下图所示
<img src="//image.lceda.cn/oshwhub/74bc769691334f489b4f4a1868a43f5f.png" width="50%"/>

修改设备树添加代码两处：
<img src="//image.lceda.cn/oshwhub/8a9128ffac344eed8fe004aeb465fac9.png" width="70%"/>

实测了下C2C USB设备是没问题的，然后我有一个VFD屏幕内部做了CC1和CC2通过5.1K下拉到地的设计发现直接连接C2C无法触发放电，但是如果加上C转A接口然后插入线材是A2C就可以对我那个设备放电了。
然后我又用C2C连接固态盒子也是可以正常放电的。
插入的放电提示：

[ 3297.073050] fusb302 2-0022: 设置OTG—PIN电平:1
[ 3297.073953] fusb302 2-0022: CC connected in CC1 as DFP