ADC 驱动分析

来源：互联网发布：蜗居海藻知乎编辑：程序博客网时间：2024/05/16 10:52

一，ADC原理

ADC,模数转换器，将模拟量转换成数字量，采样，保持电路与AD转换器集成在一起。AD转换器模拟输入信号是直流电压信号，0~3.3V之间。S3C2440有8路模拟输入信号，AD转换器内部有一个模拟多路选择器，某一时刻只能将一路模拟输入信号，通过模拟多路选择器接通进行AD转换，而其他路模拟输入信号被断开。

片内ADC电路

ADC转换电路

模块图

XP,XM,YP,YM占用了四个AD通道，用于触摸屏操作

功能描述

1.AD转换时间（转换速率）

2.正常转换模式

二，寄存器操作

ADC控制寄存器

ADC数据转换寄存器0([9~0]保留AD转换之后的数据)

三，ADC驱动源代码

#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 <asm/io.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/kernel.h>//printk()
#include <linux/module.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/input.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/serio.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/clk.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/sched.h>//包含很多驱动使用的内核API的定义。睡眠函数，变量声明
#include <asm/io.h>//定义IO映射
#include <asm/irq.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <mach/regs-clock.h>
#include <plat/regs-timer.h>
#include <plat/regs-adc.h>//ADC寄存器的定义
#include <mach/regs-gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/miscdevice.h>

/*设备名称*/
#define DEVICE_NAME    "my2440_adc"
/*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;
/*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;
/*引用外部一个锁，这个锁已经在mini2440加载的驱动里面，所以只能引用，不能重新定义，对ADC资源进行互斥访问*/
//DECLARE_MUTEX(ADC_LOCK);
extern struct semaphore ADC_LOCK;

/*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;
}

/*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)
{
    /*试着获取信号量(即：加锁)*/
    if (down_trylock(&ADC_LOCK))
    {
        return -EBUSY;
    }

    if(!ev_adc)/*表示还没有AD转换后的数据，不可读取*/
    {
        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*/
    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, 1);
    if (ret)
    {
        /*错误处理*/
        printk(KERN_ERR "IRQ%d error %d\n", IRQ_ADC, ret);
        return -EINVAL;
    }
    return 0;
}
/*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,
};

static struct miscdevice adc_miscdev =
{
    .minor   = MISC_DYNAMIC_MINOR, /*次设备号，定义在miscdevice.h中，为255*/
    .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)
    {
        /*错误处理*/
        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)
    {
        /*错误处理*/
        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)
    {
        /*错误处理*/
        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, 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*/
}
/*因为信号量ADC_LOCK在内核已经加载的ADC驱动中已经声明了，所以在自己编写的AD中，只要引用它就可以了，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("Dual BSD/GPL");
MODULE_AUTHOR("apple");

MODULE_DESCRIPTION("My2440 ADC Driver");

测试程序：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.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/my2440_adc", 0);
    if(fd < 0)
    {
        printf("Open ADC Device Faild!\n");
        exit(1);
    }
    while(1)
    {
        int ret;
        int data;
        ret = read(fd, &data, sizeof(data));     //读设备
        if(ret != sizeof(data))
        {
            if(errno != EAGAIN)
            {
                printf("Read ADC Device Faild!\n");
            }
            continue;
        }
        else
        {
            printf("Read ADC value is: %d\n", data);

        }
    }
    close(fd);
    return 0;
}

0 0