regmap avanzado: caché, campos de bits y depuración por debugfs

Una vez que cada acceso a registro pasa por el mismo punto de estrangulamiento, puedes atornillarle maquinaria potente casi gratis: una caché que refleja el dispositivo en RAM y evita ir al bus por lo que no ha cambiado, campos de bits con nombre que se leen como miembros de una estructura, y una ventana desde debugfs para hurgar los registros desde la consola. Aquí regmap deja de ser un mero eliminador de duplicación y se convierte en un modelo del dispositivo: su estado se vuelve dato que puedes inspeccionar, diferenciar y reconstruir. Es el salto de mandar a ciegas al silicio a razonar sobre una copia fiel de lo que contiene.

La caché de registros

Una caché guarda en RAM el último valor conocido de cada registro, para que una lectura de algo que no ha cambiado no toque el bus y las escrituras puedan diferirse o agruparse. regmap ofrece varios tipos: REGCACHE_NONE (por defecto, sin caché), REGCACHE_FLAT (un array, rapidísimo pero glotón de RAM), REGCACHE_RBTREE (el clásico para mapas dispersos) y REGCACHE_MAPLE, basado en el maple tree y hoy el recomendado para mapas dispersos por su mejor comportamiento en memoria y concurrencia. Se elige en la config:

static const struct regmap_config cfg = {
	.reg_bits = 8,
	.val_bits = 8,
	.max_register = 0x7f,
	.cache_type = REGCACHE_MAPLE,    /* cache dispersa moderna, maple tree */
};

Pero una caché es una mentira útil solo si le dices qué registros no debe creerse: aquellos que el propio hardware cambia por su cuenta.

Volátiles, escribibles, preciosos

La corrección de la caché descansa en describir la semántica del mapa con callbacks. Un registro volátil lo cambia el hardware —estado, datos, bits que se autolimpian—, así que su lectura siempre debe ir al bus y jamás cachearse. Los límites escribible y legible los respeta regmap y también debugfs:

static bool sensor_volatile_reg(struct device *dev, unsigned int reg)
{
	switch (reg) {
	case SENSOR_REG_STATUS:      /* lo mueve el hardware: nunca cachear */
	case SENSOR_REG_DATA:
		return true;
	default:
		return false;
	}
}

static bool sensor_writeable_reg(struct device *dev, unsigned int reg)
{
	return reg <= SENSOR_REG_CTRL;   /* mas alla es de solo lectura */
}

static const struct regmap_config cfg = {
	.reg_bits = 8,
	.val_bits = 8,
	.max_register = 0x7f,
	.cache_type    = REGCACHE_MAPLE,
	.volatile_reg  = sensor_volatile_reg,
	.writeable_reg = sensor_writeable_reg,
};

Falta una tercera categoría: los registros preciosos (precious_reg), aquellos cuya simple lectura tiene efectos —un estado de interrupción que se limpia al leerse—. regmap se abstiene de tocarlos en un volcado de debugfs, para que inspeccionar el dispositivo no altere su estado.

regmap_field: bits con nombre

En vez de repartir desplazamientos y máscaras por todo el código, ata un campo de bits a un nombre con REG_FIELD —registro, bit inicial, bit final— y opera sobre él como una entidad:

/* campo: bits 3 a 5 del registro CTRL */
static const struct reg_field sensor_gain = REG_FIELD(SENSOR_REG_CTRL, 3, 5);

struct regmap_field *gain;
unsigned int g;

gain = devm_regmap_field_alloc(dev, map, sensor_gain);
if (IS_ERR(gain))
	return PTR_ERR(gain);

regmap_field_write(gain, 0x2);       /* toca solo los bits 3 a 5, el resto intacto */
regmap_field_read(gain, &g);

regmap_field_write hace por dentro el desplazamiento, la máscara y el lee-modifica-escribe atómico; tú piensas en “la ganancia”, no en “los bits 3 a 5 de CTRL”. Para muchos campos de golpe existe devm_regmap_field_bulk_alloc. Es más limpio y menos propenso a errores que el manoseo manual de bits, que tarde o temprano equivoca una máscara.

Depuración por debugfs y sincronización de energía

Con CONFIG_REGMAP_DEBUGFS, cada regmap aparece bajo /sys/kernel/debug/regmap/ en una subcarpeta por dispositivo, con ficheros para volcar registros, ver rangos y consultar accesos —respetando siempre lo escribible, lo legible y lo precioso—:

# volcar todos los registros legibles del dispositivo
cat /sys/kernel/debug/regmap/1-0048/registers

# consultar y forzar el modo solo-cache
cat /sys/kernel/debug/regmap/1-0048/cache_only

Y la caché habilita una suspensión y reanudación limpias. Al suspender, se pasa a modo solo-caché y se marca todo como sucio; al reanudar, regcache_sync reescribe al chip únicamente lo que difiere de sus valores de reset:

static int sensor_suspend(struct device *dev)
{
	struct regmap *map = dev_get_regmap(dev, NULL);

	regcache_cache_only(map, true);   /* desde aqui, ni una lectura al bus */
	regcache_mark_dirty(map);         /* al reanudar habra que reescribir */
	/* ...cortar la alimentacion del chip... */
	return 0;
}

static int sensor_resume(struct device *dev)
{
	struct regmap *map = dev_get_regmap(dev, NULL);

	/* ...restaurar la alimentacion; el chip vuelve a valores de reset... */
	regcache_cache_only(map, false);
	return regcache_sync(map);        /* reescribe solo lo que cambio */
}

flowchart LR
RD[regmap_read] --> DEC[Es un registro volatil]
DEC -->|si| BUS[Va al bus fisico]
DEC -->|no| CH[Devuelve el valor cacheado en RAM]
WR[regmap_write] --> UPD[Actualiza la cache]
UPD --> BUS