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linux adc是什麼設備

藏色散人

Apr 17, 2023 am 09:33 AM

linux adc

linux adc是混雜設備驅動；在linux2.6.30.4中，系統已經自帶了ADC通用驅動檔“arch/arm/plat-s3c24xx/adc.c”，它是以平台驅動設備模型的架構來寫的，裡面是一些比較通用穩定的程式碼。

linux adc是什麼設備

本教學操作環境：linux2.6.30.4系統、Dell G3電腦。

linux adc是什麼裝置？

linux 混雜裝置驅動程式之adc驅動程式

linux2.6.30.4中，系統已經自有了ADC通用驅動檔---arch/arm/plat-s3c24xx/adc.c，它是以平台驅動裝置模型的架構來寫的，裡面是一些比較通用穩定的程式碼，但是linux2.6.30.4版本的ADC通用驅動檔並不完善，居然沒有讀函數。後來我去看了linux3.8版本的ADC通用檔案----arch/arm/plat-samsung/adc.c才是比較完善的。

但本節並不是分析這個文件，而是以另一個架構來寫ADC驅動，因為ADC驅動實在比較簡單，就沒有使用平台驅動設備模型為架構來編寫了，這次我們使用的是混雜(misc)裝置驅動。

問：什麼是misc裝置驅動程式？

答案：miscdevice共用一個主裝置號碼MISC_MAJOR(10)，但次裝置號碼不同。所有的miscdevice設備形成一條鍊錶，對設備存取時核心會根據設備號碼來尋找對應的miscdevice設備，然後呼叫其file_operations結構體中註冊的檔案操作介面進行操作。

struct miscdevice  {
	int minor;				//次设备号，如果设置为MISC_DYNAMIC_MINOR则系统自动分配
	const char *name;		//设备名
	const struct file_operations *fops;		//操作函数
	struct list_head list;
	struct device *parent;
	struct device *this_device;
};

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dev_init入口函數分析：

static int __init dev_init(void)
{
	int ret;

	base_addr=ioremap(S3C2410_PA_ADC,0x20);
	if (base_addr == NULL)
	{
		printk(KERN_ERR "failed to remap register block\n");
		return -ENOMEM;
	}

	adc_clock = clk_get(NULL, "adc");
	if (!adc_clock)
	{
		printk(KERN_ERR "failed to get adc clock source\n");
		return -ENOENT;
	}
	clk_enable(adc_clock);
	
	ADCTSC = 0;

	ret = request_irq(IRQ_ADC, adcdone_int_handler, IRQF_SHARED, DEVICE_NAME, &adcdev);
	if (ret)
	{
		iounmap(base_addr);
		return ret;
	}

	ret = misc_register(&misc);

	printk (DEVICE_NAME" initialized\n");
	return ret;
}

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首先是映射ADC暫存器位址將其轉換為虛擬位址，接著取得ADC時鐘並使能ADC時鐘，接著申請ADC中斷，其中斷處理函數為

adcdone_int_handler，而flags為IRQF_SHARED，即共享中斷，因為觸控螢幕裡也要申請ADC中斷，最後註冊一個混雜裝置.

當應用程式open ("/dev/adc",...)時，就會呼叫到驅動裡面的open函數，那麼我們來看看open函數做了什麼？

static int tq2440_adc_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	/* 初始化等待队列头 */
	init_waitqueue_head(&(adcdev.wait));

	/* 开发板上ADC的通道2连接着一个电位器 */
	adcdev.channel=2;	//设置ADC的通道
	adcdev.prescale=0xff;

	DPRINTK( "ADC opened\n");
	return 0;
}

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很簡單，先初始化一個等待佇列頭，因為入口函數裡既然有申請ADC中斷，那麼肯定要使用等待隊列，接著設定ADC通道，因為TQ2440的ADC輸入通道預設是2，設定預分頻值為0xff。

當應用程式read時，就會呼叫到驅動裡面的read函數，那麼我們來看看read函數做了什麼？

static ssize_t tq2440_adc_read(struct file *filp, char *buffer, size_t count, loff_t *ppos)
{
	char str[20];
	int value;
	size_t len;

	/* 尝试获得ADC_LOCK信号量，如果能够立刻获得，它就获得信号量并返回0 
	 * 否则，返回非零，它不会导致调用者睡眠,可以在中断上下文使用
	 */
	if (down_trylock(&ADC_LOCK) == 0)
	{
		/* 表示A/D转换器资源可用 */
		ADC_enable = 1;

		/* 使能预分频，选择ADC通道，最后启动ADC转换*/
		START_ADC_AIN(adcdev.channel, adcdev.prescale);

		/* 等待事件，当ev_adc = 0时，进程被阻塞，直到ev_adc>0 */
		wait_event_interruptible(adcdev.wait, ev_adc);

		ev_adc = 0;

		DPRINTK("AIN[%d] = 0x%04x, %d\n", adcdev.channel, adc_data, ((ADCCON & 0x80) ? 1:0));

		/* 将在ADC中断处理函数读取的ADC转换结果赋值给value */
		value = adc_data;
		sprintf(str,"%5d", adc_data);
		copy_to_user(buffer, (char *)&adc_data, sizeof(adc_data));

		ADC_enable = 0;
		up(&ADC_LOCK);
	}
	else
	{
		/* 如果A/D转换器资源不可用，将value赋值为-1 */
		value = -1;
	}

	/* 将ADC转换结果输出到str数组里，以便传给应用空间 */
	len = sprintf(str, "%d\n", value);
	if (count >= len)
	{
		/* 从str数组里拷贝len字节的数据到buffer，即将ADC转换数据传给应用空间 */
		int r = copy_to_user(buffer, str, len);
		return r ? r : len;
	}
	else
	{
		return -EINVAL;
	}
}

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tq2440_adc_read函數首先嘗試獲得ADC_LOCK訊號量，因為觸控螢幕驅動也有使用ADC資源，兩者互有競爭關係，獲得ADC資源後，啟用預分頻，選擇ADC通道，最後啟動ADC轉換，接著就呼叫wait_event_interruptible 函式進行等待，直到ev_adc>0行程才會繼續往下跑，往下跑就會adc_data資料讀出來，呼叫copy_to_user函式將ADC資料傳給應用空間，最後釋放ADC_LOCK訊號量。

問：什麼時候ev_adc>0？預設ev_adc = 0

答案：在adcdone_int_handler中斷處理函數裡，等資料讀出後，ev_adc被設定為1。

ADC中斷處理函數adcdone_int_handler

/* ADC中断处理函数 */
static irqreturn_t adcdone_int_handler(int irq, void *dev_id)
{
	/* A/D转换器资源可用 */
	if (ADC_enable)
	{
		/* 读ADC转换结果数据 */
		adc_data = ADCDAT0 & 0x3ff;

		/* 唤醒标志位，作为wait_event_interruptible的唤醒条件 */
		ev_adc = 1;
		wake_up_interruptible(&adcdev.wait);
	}
	return IRQ_HANDLED;
}

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當AD轉換完成後就會觸發ADC中斷，就會進入adcdone_int_handler，這個函數就會講AD轉換資料讀出adc_data，接著將喚醒標誌位ev_adc置1，最後呼叫wake_up_interruptible函式喚醒adcdev.wait等待隊列。
總結一下ADC的工作流程：

一、open函數裡，設定類比輸入通道，設定預分頻值

二、read函數裡，啟動AD轉換，進程休眠

三、adc_irq函数里，AD转换结束后触发ADC中断，在ADC中断处理函数将数据读出，唤醒进程

四、read函数里，进程被唤醒后，将adc转换数据传给应用程序

ADC驱动参考源码：

/*************************************

NAME:EmbedSky_adc.c
COPYRIGHT:www.embedsky.net

*************************************/

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
	 
#include 
#include 
#include 
#include 

#include "tq2440_adc.h"

#undef DEBUG
//#define DEBUG
#ifdef DEBUG
#define DPRINTK(x...) {printk(KERN_DEBUG "EmbedSky_adc: " x);}
#else
#define DPRINTK(x...) (void)(0)
#endif

#define DEVICE_NAME	"adc"		/* 设备节点: /dev/adc */

static void __iomem *base_addr;

typedef struct
{
	wait_queue_head_t wait;		/* 定义等待队列头 */
	int channel;
	int prescale;
}ADC_DEV;

DECLARE_MUTEX(ADC_LOCK);	/* 定义并初始化信号量,并初始化为1 */
static int ADC_enable = 0;			/* A/D转换器资是否可用标志位 */

static ADC_DEV adcdev;				/* 用于表示ADC设备 */
static volatile int ev_adc = 0;		/* 作为wait_event_interruptible的唤醒条件 */
static int adc_data;

static struct clk	*adc_clock;

#define ADCCON		(*(volatile unsigned long *)(base_addr + S3C2410_ADCCON))	//ADC control
#define ADCTSC		(*(volatile unsigned long *)(base_addr + S3C2410_ADCTSC))	//ADC touch screen control
#define ADCDLY		(*(volatile unsigned long *)(base_addr + S3C2410_ADCDLY))	//ADC start or Interval Delay
#define ADCDAT0		(*(volatile unsigned long *)(base_addr + S3C2410_ADCDAT0))	//ADC conversion data 0
#define ADCDAT1		(*(volatile unsigned long *)(base_addr + S3C2410_ADCDAT1))	//ADC conversion data 1
#define ADCUPDN		(*(volatile unsigned long *)(base_addr + 0x14))			//Stylus Up/Down interrupt status

#define PRESCALE_DIS	(0 << 14)
#define PRESCALE_EN		(1 << 14)
#define PRSCVL(x)		((x) << 6)
#define ADC_INPUT(x)	((x) << 3)
#define ADC_START		(1 << 0)
#define ADC_ENDCVT		(1 << 15)


/* 使能预分频，选择ADC通道，最后启动ADC转换*/
#define START_ADC_AIN(ch, prescale) \
	do{ 	ADCCON = PRESCALE_EN | PRSCVL(prescale) | ADC_INPUT((ch)) ; \
		ADCCON |= ADC_START; \
	}while(0)


/* ADC中断处理函数 */
static irqreturn_t adcdone_int_handler(int irq, void *dev_id)
{
	/* A/D转换器资源可用 */
	if (ADC_enable)
	{
		/* 读ADC转换结果数据 */
		adc_data = ADCDAT0 & 0x3ff;

		/* 唤醒标志位，作为wait_event_interruptible的唤醒条件 */
		ev_adc = 1;
		wake_up_interruptible(&adcdev.wait);
	}
	return IRQ_HANDLED;
}

static ssize_t tq2440_adc_read(struct file *filp, char *buffer, size_t count, loff_t *ppos)
{
	char str[20];
	int value;
	size_t len;

	/* 尝试获得ADC_LOCK信号量，如果能够立刻获得，它就获得信号量并返回0 
	 * 否则，返回非零，它不会导致调用者睡眠,可以在中断上下文使用
	 */
	if (down_trylock(&ADC_LOCK) == 0)
	{
		/* 表示A/D转换器资源可用 */
		ADC_enable = 1;

		/* 使能预分频，选择ADC通道，最后启动ADC转换*/
		START_ADC_AIN(adcdev.channel, adcdev.prescale);

		/* 等待事件，当ev_adc = 0时，进程被阻塞，直到ev_adc>0 */
		wait_event_interruptible(adcdev.wait, ev_adc);

		ev_adc = 0;

		DPRINTK("AIN[%d] = 0x%04x, %d\n", adcdev.channel, adc_data, ((ADCCON & 0x80) ? 1:0));

		/* 将在ADC中断处理函数读取的ADC转换结果赋值给value */
		value = adc_data;
		sprintf(str,"%5d", adc_data);
		copy_to_user(buffer, (char *)&adc_data, sizeof(adc_data));

		ADC_enable = 0;
		up(&ADC_LOCK);
	}
	else
	{
		/* 如果A/D转换器资源不可用，将value赋值为-1 */
		value = -1;
	}

	/* 将ADC转换结果输出到str数组里，以便传给应用空间 */
	len = sprintf(str, "%d\n", value);
	if (count >= len)
	{
		/* 从str数组里拷贝len字节的数据到buffer，即将ADC转换数据传给应用空间 */
		int r = copy_to_user(buffer, str, len);
		return r ? r : len;
	}
	else
	{
		return -EINVAL;
	}
}

static int tq2440_adc_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	/* 初始化等待队列头 */
	init_waitqueue_head(&(adcdev.wait));

	/* 开发板上ADC的通道2连接着一个电位器 */
	adcdev.channel=2;	//设置ADC的通道
	adcdev.prescale=0xff;

	DPRINTK( "ADC opened\n");
	return 0;
}

static int tq2440_adc_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	DPRINTK( "ADC closed\n");
	return 0;
}


static struct file_operations dev_fops = {
	owner:	THIS_MODULE,
	open:	tq2440_adc_open,
	read:	tq2440_adc_read,	
	release:	tq2440_adc_release,
};

static struct miscdevice misc = {
	.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
	.name = DEVICE_NAME,
	.fops = &dev_fops,
};

static int __init dev_init(void)
{
	int ret;

	base_addr=ioremap(S3C2410_PA_ADC,0x20);
	if (base_addr == NULL)
	{
		printk(KERN_ERR "failed to remap register block\n");
		return -ENOMEM;
	}

	adc_clock = clk_get(NULL, "adc");
	if (!adc_clock)
	{
		printk(KERN_ERR "failed to get adc clock source\n");
		return -ENOENT;
	}
	clk_enable(adc_clock);
	
	ADCTSC = 0;

	ret = request_irq(IRQ_ADC, adcdone_int_handler, IRQF_SHARED, DEVICE_NAME, &adcdev);
	if (ret)
	{
		iounmap(base_addr);
		return ret;
	}

	ret = misc_register(&misc);

	printk (DEVICE_NAME" initialized\n");
	return ret;
}

static void __exit dev_exit(void)
{
	free_irq(IRQ_ADC, &adcdev);
	iounmap(base_addr);

	if (adc_clock)
	{
		clk_disable(adc_clock);
		clk_put(adc_clock);
		adc_clock = NULL;
	}

	misc_deregister(&misc);
}

EXPORT_SYMBOL(ADC_LOCK);
module_init(dev_init);
module_exit(dev_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("www.embedsky.net");
MODULE_DESCRIPTION("ADC Drivers for EmbedSky SKY2440/TQ2440 Board and support touch");

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ADC应用测试参考源码：

/*************************************

NAME:EmbedSky_adc.c
COPYRIGHT:www.embedsky.net

*************************************/

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <fcntl.h>
#include <linux/fs.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

int main(void)
{
	int fd ;
	char temp = 1;

	fd = open("/dev/adc", 0);
	if (fd < 0)
	{
		perror("open ADC device !");
		exit(1);
	}
	
	for( ; ; )
	{
		char buffer[30];
		int len ;

		len = read(fd, buffer, sizeof buffer -1);
		if (len > 0)
		{
			buffer[len] = '\0';
			int value;
			sscanf(buffer, "%d", &value);
			printf("ADC Value: %d\n", value);
		}
		else
		{
			perror("read ADC device !");
			exit(1);
		}
		sleep(1);
	}
adcstop:	
	close(fd);
}

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测试结果：

[WJ2440]# ./adc_test 
ADC Value: 693
ADC Value: 695
ADC Value: 694
ADC Value: 695
ADC Value: 702
ADC Value: 740
ADC Value: 768
ADC Value: 775
ADC Value: 820
ADC Value: 844
ADC Value: 887
ADC Value: 937
ADC Value: 978
ADC Value: 1000
ADC Value: 1023
ADC Value: 1023
ADC Value: 1023

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