ADC驱动在FL2440的开发

来源：互联网发布：mysql 修改参数编辑：程序博客网时间：2024/05/16 04:25

一、开发环境

    主   机：fedora 14 (2.6.33.7)
    开发板：FL2440(nandflash:K9F1G08 128m)
    编译器：arm-linux-gcc 4.3.2

二、原理分析

1. S3C2440内部ADC结构图。我们从下面的结构图和数据手册可以知道，该ADC模块总共有8个通道可以进行模拟信号的输入，分别是AIN0、AIN1、AIN2、AIN3、YM、YP、XM、XP。那么ADC是怎么实现模拟信号到数字信号的转换呢？首先模拟信号从任一通道输入，然后设定寄存器中预分频器的值来确定AD转换器频率，最后ADC将模拟信号转换为数字信号保存到ADC数据寄存器0中(ADCDAT0)，然后ADCDAT0中的数据可以通过中断或查询的方式来访问。对于ADC的各寄存器的操作和注意事项请参阅数据手册。

2. FL2440的ADC应用实例。下图是FL2440上的ADC应用实例，开发板通过一个10K的电位器(可变电阻)来产生电压模拟信号，然后通过第一个通道(即：AIN0)将模拟信号输入ADC。

3. ADC 的使用分四个步骤：

1) 设置ADCCON 寄存器，选择输入信号通道，设置A/D 转换器的时钟。使能A/D 转换器的预分频功能。计算A/D 时钟的公式：A/D 时钟频率=PLCK/(预分频值（PRSCVL）+1)。

2) 设置ADCTSC 寄存器，使用设为普通转换模式，这里不能使用触摸屏功能。ADCTSC 寄存器多用于触摸屏，对于普通的ADC，使用默认值即可。

3) 设置ADCCON 寄存器，启动A/D 转换。如果设置READ_START 位，则读取转换数据（读ADCDAT0 寄存器）时即启动下一次转换；否则，就通过设置ENABLE_START 位来启动A/D。

4) 转换结束时，读取ADCDAT0 寄存器来获取数值。如果使用查询方式，则可以不读取ADCCON 寄存器的ECFLG 位来确定转换是否结束；否则可以使用INT_ADC 中断，发生INT_ADC 中断时表示转换结束。

三、实现步骤

1. 编写背光驱动。文件名为fl2440_adc.c

/*
*==============================================
*Name : fl2440_adc.c
*Author : y.q.yang
*Date : 22/2/2011
*Copyright : GPL
*Description : fl2440 adc driver
*==============================================
*/
#include <linux/errno.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/input.h>
#include <linux/serio.h>
#include <linux/clk.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/sched.h>
#include <plat/regs-adc.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/uaccess.h>
//设备名称
#define DEVICE_NAME "my2440_adc"
#define DEVICE_MINOR 6
//定义了一个用来保存经过虚拟映射后的内存地址
static void __iomem *adc_base;
//保存从平台时钟队列中获取ADC的时钟
static struct clk *adc_clk;
//申明并初始化一个信号量ADC_LOCK，对ADC资源进行互斥访问
DECLARE_MUTEX(ADC_LOCK);
//定义并初始化一个等待队列adc_waitq，对ADC资源进行阻塞访问
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(adc_waitq);
//用于标识AD转换后的数据是否可以读取，0表示不可读取
static volatile int ev_adc = 0;
//用于保存读取的AD转换后的值，该值在ADC中断中读取
static int adc_data;
//ADC中断服务程序，该服务程序主要是从ADC数据寄存器中读取AD转换后的值
static irqreturn_t adc_irq(int irq, void *dev_id)
{
//保证了应用程序读取一次这里就读取AD转换的值一次，
//避免应用程序读取一次后发生多次中断多次读取AD转换值
if(!ev_adc)
{
/*读取AD转换后的值保存到全局变量adc_data中，S3C2410_ADCDAT0定义在regs-adc.h中，
这里为什么要与上一个0x3ff，很简单，因为AD转换后的数据是保存在ADCDAT0的第0-9位，
所以与上0x3ff(即：1111111111)后就得到第0-9位的数据，多余的位就都为0*/
adc_data = readl(adc_base + S3C2410_ADCDAT0) & 0x3ff;
//将可读标识为1，并唤醒等待队列
ev_adc = 1;
wake_up_interruptible(&adc_waitq);
}
return IRQ_HANDLED;
}
//ADC设备驱动的打开接口函数
static int adc_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
int ret;
/*申请ADC中断服务，这里使用的是共享中断:IRQF_SHARED,为什么要使用共享中断，因为在触摸屏驱动中
也使用了这个中断号。中断服务程序为:adc_irq在下面实现，IRQ_ADC是ADC的中断号，这里注意：
申请中断函数的最后一个参数一定不能为NULL，否则中断申请会失败，如果中断服务程序中用不到这个
参数，就随便给个值就好了，我这里就给个1*/
ret = request_irq(IRQ_ADC, adc_irq, IRQF_SHARED, DEVICE_NAME, (void *)1);
if (ret)
{
printk(KERN_ERR "IRQ%d error %d\n", IRQ_ADC, ret);
return -EINVAL;
}
return 0;
}
//设置ADC控制寄存器，开启AD转换
static void start_adc(void)
{
unsigned int tmp;
tmp = (1 << 14) | (255 << 6) | (0 << 3);// 0 1 00000011 000 0 0 0
writel(tmp, adc_base + S3C2410_ADCCON); //AD预分频器使能、模拟输入通道设为AIN0
tmp = readl(adc_base + S3C2410_ADCCON);
tmp = tmp | (1 << 0); // 0 1 00000011 000 0 0 1
writel(tmp, adc_base + S3C2410_ADCCON); //AD转换开始
}
//ADC设备驱动的读接口函数
static ssize_t adc_read(struct file *filp, char *buffer, size_t count, loff_t *ppos)
{
int ret;
//试着获取信号量(即：加锁)
if (down_trylock(&ADC_LOCK))
{
return -EBUSY;
}
//表示还没有AD转换后的数据，不可读取
if(!ev_adc)
{
if(filp->f_flags & O_NONBLOCK)
{
//应用程序若采用非阻塞方式读取则返回错误
return -EAGAIN;
}
else//以阻塞方式进行读取
{
//设置ADC控制寄存器，开启AD转换
start_adc();
//使等待队列进入睡眠
wait_event_interruptible(adc_waitq, ev_adc);
}
}
//能到这里就表示已有AD转换后的数据，则标识清0，给下一次读做判断用
ev_adc = 0;
//将读取到的AD转换后的值发往到上层应用程序
ret = copy_to_user(buffer, (char *)&adc_data, sizeof(adc_data));
//释放获取的信号量(即：解锁)
up(&ADC_LOCK);
return sizeof(adc_data);
}
//ADC设备驱动的关闭接口函数
static int adc_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
return 0;
}
//字符设备的相关操作实现
static struct file_operations adc_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.open = adc_open,
.read = adc_read,
.release = adc_release,
};
//misc设备结构体实现
static struct miscdevice adc_miscdev =
{
.minor = DEVICE_MINOR, //次设备号，定义在miscdevice.h中，为255，表示在注册设备的时候动态获得次设备号
.name = DEVICE_NAME, //设备名称
.fops = &adc_fops, //对ADC设备文件操作
};
static int __init adc_init(void)
{
int ret;
/*从平台时钟队列中获取ADC的时钟，这里为什么要取得这个时钟，因为ADC的转换频率跟时钟有关。
系统的一些时钟定义在arch/arm/plat-s3c24xx/s3c2410-clock.c中*/
adc_clk = clk_get(NULL, "adc");
if (!adc_clk)
{
printk(KERN_ERR "failed to find adc clock source\n");
return -ENOENT;
}
//时钟获取后要使能后才可以使用，clk_enable定义在arch/arm/plat-s3c/clock.c中
clk_enable(adc_clk);
/*将ADC的IO端口占用的这段IO空间映射到内存的虚拟地址，ioremap定义在io.h中。
注意：IO空间要映射后才能使用，以后对虚拟地址的操作就是对IO空间的操作,
S3C2410_PA_ADC是ADC控制器的基地址，定义在mach-s3c2410/include/mach/map.h中，0x20是虚拟地址长度大小*/
adc_base = ioremap(S3C2410_PA_ADC, 0x20);
if (adc_base == NULL)
{
printk(KERN_ERR "Failed to remap register block\n");
ret = -EINVAL;
goto err_noclk;
}
/*把看ADC注册成为misc设备，misc_register定义在miscdevice.h中
adc_miscdev结构体定义及内部接口函数在第②步中讲,MISC_DYNAMIC_MINOR是次设备号，定义在miscdevice.h中*/
ret = misc_register(&adc_miscdev);
if (ret)
{
printk(KERN_ERR "cannot register miscdev on minor=%d (%d)\n", MISC_DYNAMIC_MINOR, ret);
goto err_nomap;
}
printk(DEVICE_NAME " initialized!\n");
return 0;
//以下是上面错误处理的跳转点
err_noclk:
clk_disable(adc_clk);
clk_put(adc_clk);
err_nomap:
iounmap(adc_base);
return ret;
}
static void __exit adc_exit(void)
{
free_irq(IRQ_ADC, (void *)1); //释放中断
iounmap(adc_base); //释放虚拟地址映射空间
if (adc_clk) //屏蔽和销毁时钟
{
clk_disable(adc_clk);
clk_put(adc_clk);
adc_clk = NULL;
}
misc_deregister(&adc_miscdev);/*注销misc设备*/
}
/*导出信号量ADC_LOCK在触摸屏驱动中使用，因为触摸屏驱动和ADC驱动公用
相关的寄存器，为了不产生资源竞态，就用信号量来保证资源的互斥访问*/
EXPORT_SYMBOL(ADC_LOCK);
module_init(adc_init);
module_exit(adc_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("y.q.yang");
MODULE_DESCRIPTION("FL2440 ADC Driver");

2. 把ADC驱动代码部署到内核中去

#cp -f fl2440_adc.c /linux-2.6.33.7/drivers/misc //把驱动源码复制到内核驱动的混杂设备下
#vim /linux-2.6.33.7/drivers/misc/Kconfig //添加ADC设备配置
config FL2440_ADC
tristate "FL2440 Adc Conrols"
depends on ARCH_S3C2440
default y
help
FL2440 Adc Driver
#vim /linux-2.6.33.7/drivers/misc/Makefile //添加ADC设备配置
obj-$(CONFIG_FL2440_ADC) += fl2440_adc.o

3. 配置内核，选择ADC设备选项

#make menuconfig
Device Drivers --->
[*] Misc devices --->
<*> FL2440 Adc Conrols (NEW)

4. 编译内核并下载到开发板上，查看已加载的设备：#cat /proc/devices，由于编译为混杂设备，所以无法看到fl2440_adc设备。

[root@yyq2440 /]# cat /proc/devices
Character devices:
1 mem
2 pty
3 ttyp
4 /dev/vc/0
4 tty
4 ttyS
5 /dev/tty
5 /dev/console
5 /dev/ptmx
6 lp
7 vcs
10 misc
13 input
14 sound
21 sg
29 fb
90 mtd
99 ppdev
116 alsa
128 ptm
136 pts
180 usb
188 ttyUSB
189 usb_device
204 s3c2410_serial
230 fl2440_backlight
231 fl2440_leds
232 fl2440_buttons
253 fl2440_pwm
254 rtc

四、测试驱动

1. 编写应用程序测试LED驱动，文件名：adc_test.c

/*
*==============================================
*Name : adc_test.c
*Author : y.q.yang
*Date : 22/2/2011
*Copyright : GPL
*Description : fl2440 ADC driver test
*==============================================
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <linux/delay.h>
int main(int argc, char **argv)
{
int fd;
//以阻塞方式打开设备文件，非阻塞时flags=O_NONBLOCK
fd = open("/dev/fl2440_adc", 0);
if(fd < 0)
{
printf("Open ADC Device Faild!\n");
exit(1);
}
while(1)
{
int ret;
int data;
//延时，控制adc读取速度，使我们可以在终端上看清楚读出来的数据
sleep(1);
//读设备
ret = read(fd, &data, sizeof(data));
if(ret != sizeof(data))
{
if(errno != EAGAIN)
{
printf("Read ADC Device Faild!\n");
}
continue;
}
else
{
printf("Read ADC value is: %d\n", data);
}
}
return 0;
}

2. 在开发主机上交叉编译测试应用程序，并复制到文件系统的/usr/sbin目录下，然后重新编译文件系统下载到开发板上

#arm-linux-gcc -o adc_test adc_test.c

3. 在开发板上的文件系统中创建一个adc设备的节点，然后运行测试程序，调节开发板上的电位器，可以观察到随着电阻的大小变化，adc转后后的数据也随着变化。

[root@yyq2440 /]# mknod /dev/fl2440_adc c 10 6
[root@yyq2440 /]# adc_test
Read ADC value is: 572
Read ADC value is: 574
Read ADC value is: 573
Read ADC value is: 570
Read ADC value is: 578
Read ADC value is: 569
Read ADC value is: 570
Read ADC value is: 570
Read ADC value is: 571
Read ADC value is: 573
Read ADC value is: 583
Read ADC value is: 579
Read ADC value is: 599
Read ADC value is: 607
Read ADC value is: 603
Read ADC value is: 598
Read ADC value is: 601
Read ADC value is: 598
Read ADC value is: 601
Read ADC value is: 599
^C

0 0