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嵌入式Linux之我行——S3C2440上 ADC驱动实例开发讲解 .

2019-07-12 16:28发布

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  转自http://www.rosoo.net/a/linux/201006/9648.html   TAG: 驱动开发  S3C2440  ADC驱动     嵌入式Linux之我行，主要讲述和总结了本人在学习嵌入式linux中的每个步骤。一为总结经验，二希望能给想入门嵌入式Linux的朋友提 供方便。如有错误之处，谢请指正。
 一、开发环境
  • 主  机：VMWare--Fedora 9
  • 开发板：Mini2440--64MB Nand, Kernel:2.6.30.4
  • 编译器：arm-linux-gcc-4.3.2
二、硬件原理分析
S3C2440内部ADC结构图 我们从上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。 上图是mini2440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。 三、实现步骤 ADC设备在Linux中可以看做是简单的字符设备，也可以当做是一混杂设备(misc设备)，这里我们就看做是misc设备来实现ADC的驱动。 注意：这里我们获取AD转换后的数据将采用中断的方式，即当AD转换完成后产生AD中断，在中断服务程序中来读取ADCDAT0的第0-9位的值(即AD 转换后的值)。 1、建立驱动程序文件my2440_adc.c，实现驱动的初始化和退出，代码如下：
  1. #include  
  2. #include  
  3. #include  
  4. #include  
  5. #include  
  6. #include  
  7. #include  
  8. #include  
  9. #include  
  10. #include  
  11. #include  
  12.  
  13. /*定义了一个用来保存经过虚拟映射后的内存地址*/ 
  14. static void __iomem *adc_base; 
  15.  
  16. /*保存从平台时钟队列中获取ADC的时钟*/ 
  17. static struct clk *adc_clk; 
  18.  
  19. /*申明并初始化一个信号量ADC_LOCK，对ADC资源进行互斥访问*/ 
  20. DECLARE_MUTEX(ADC_LOCK); 
  21.  
  22. static int __init adc_init(void) 
  23. { 
  24.     int ret; 
  25.  
  26. /*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。 
  27. 系统的一些时钟定义在arch/arm/plat-s3c24xx /s3c2410-clock.c中*/ 
  28.     adc_clk = clk_get(NULL, "adc"); 
  29.     if (!adc_clk) 
  30.     { 
  31. /*错误处理*/ 
  32.         printk(KERN_ERR "failed to find adc clock source/n"); 
  33.         return -ENOENT; 
  34.     } 
  35.  
  36. /*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*/ 
  37.     clk_enable(adc_clk); 
  38.  
  39. /*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。 
  40. 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
  41. 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*/ 
  42.     adc_base = ioremap(S3C2410_PA_ADC, 0x20); 
  43.     if (adc_base == NULL) 
  44.     { 
  45. /*错误处理*/ 
  46.         printk(KERN_ERR "Failed to remap register block/n"); 
  47.         ret = -EINVAL; 
  48.         goto err_noclk; 
  49.     } 
  50.  
  51. /*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 
  52. 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*/ 
  53.     ret = misc_register(&adc_miscdev); 
  54.     if (ret) 
  55.     { 
  56. /*错误处理*/ 
  57.         printk(KERN_ERR "cannot register miscdev on minor=%d (%d)/n",
  58. MISC_DYNAMIC_MINOR, ret); 
  59.         goto err_nomap; 
  60.     } 
  61.  
  62.     printk(DEVICE_NAME " initialized!/n"); 
  63.  
  64.     return 0; 
  65.  
  66. //以下是上面错误处理的跳转点 
  67. err_noclk: 
  68.     clk_disable(adc_clk); 
  69.     clk_put(adc_clk); 
  70.  
  71. err_nomap: 
  72.     iounmap(adc_base); 
  73.  
  74.     return ret; 
  75. } 
  76.  
  77. static void __exit adc_exit(void) 
  78. { 
  79.     free_irq(IRQ_ADC, 1);/*释放中断*/ 
  80.     iounmap(adc_base);/*释放虚拟地址映射空间*/ 
  81.  
  82.     if (adc_clk)/*屏蔽和销毁时钟*/ 
  83.     { 
  84.         clk_disable(adc_clk);     
  85.         clk_put(adc_clk); 
  86.         adc_clk = NULL; 
  87.     } 
  88.  
  89.     misc_deregister(&adc_miscdev);/*注销misc设备*/ 
  90. } 
  91.  
  92. /*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 
  93. 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*/ 
  94. EXPORT_SYMBOL(ADC_LOCK); 
  95.  
  96. module_init(adc_init); 
  97. module_exit(adc_exit); 
  98.  
  99. MODULE_LICENSE("GPL"); 
  100. MODULE_AUTHOR("Huang Gang"); 
  101. MODULE_DESCRIPTION("My2440 ADC Driver"); 
2、adc_miscdev结构体定义及内部各接口函数的实现，代码如下：
  1. #include  
  2.  
  3. /*设备名称*/ 
  4. #define DEVICE_NAME    "my2440_adc" 
  5.  
  6. /*定义并初始化一个等待队列adc_waitq，对ADC资源进行阻塞访问*/ 
  7. static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(adc_waitq); 
  8.  
  9. /*用于标识AD转换后的数据是否可以读取，0表示不可读取*/ 
  10. static volatile int ev_adc = 0; 
  11.  
  12. /*用于保存读取的AD转换后的值，该值在ADC中断中读取*/ 
  13. static int adc_data; 
  14.  
  15. /*misc设备结构体实现*/ 
  16. static struct miscdevice adc_miscdev = 
  17. { 
  18.     .minor   = MISC_DYNAMIC_MINOR, /*次设备号，定义在 miscdevice.h中，为255*/ 
  19.     .name    = DEVICE_NAME,        /* 设备名称*/ 
  20.     .fops    = &adc_fops,          /*对ADC设备文件操作*/ 
  21. }; 
  22.  
  23. /*字符设备的相关操作实现*/ 
  24. static struct file_operations adc_fops = 
  25. { 
  26.     .owner    = THIS_MODULE, 
  27.     .open     = adc_open, 
  28.     .read     = adc_read,     
  29.     .release  = adc_release, 
  30. }; 
  31.  
  32. /*ADC设备驱动的打开接口函数*/ 
  33. static int adc_open(struct inode *inode, struct file *file) 
  34. { 
  35.     int ret; 
  36.  
  37. /*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 
  38. 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： 
  39. 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 
  40. 参数，就随便给个值就好了，我这里就给个1*/ 
  41.     ret = request_irq(IRQ_ADC, adc_irq, IRQF_SHARED, DEVICE_NAME, 1); 
  42.     if (ret) 
  43.     { 
  44. /*错误处理*/ 
  45.         printk(KERN_ERR "IRQ%d error %d/n", IRQ_ADC, ret); 
  46.         return -EINVAL; 
  47.     } 
  48.  
  49.     return 0; 
  50. } 
  51.  
  52. /*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*/ 
  53. static irqreturn_t adc_irq(int irq, void *dev_id) 
  54. { 
  55. /*保证了应用程序读取一次这里就读取 AD转换的值一次， 
  56. 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*/ 
  57.     if(!ev_adc) 
  58.     { 
  59. /*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， 
  60. 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， 
  61. 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*/ 
  62.         adc_data = readl(adc_base + S3C2410_ADCDAT0) & 0x3ff; 
  63.  
  64. /*将可读标识为1，并唤醒等待队列*/ 
  65.         ev_adc = 1; 
  66.         wake_up_interruptible(&adc_waitq); 
  67.     } 
  68.  
  69.     return IRQ_HANDLED; 
  70. } 
  71.  
  72. /*ADC设备驱动的读接口函数*/ 
  73. static ssize_t adc_read(struct file *filp, char *buffer, size_t count, loff_t *ppos) 
  74. { 
  75. /*试着获取信号量(即：加锁)*/ 
  76.     if (down_trylock(&ADC_LOCK)) 
  77.     { 
  78.         return -EBUSY; 
  79.     } 
  80.  
  81.     if(!ev_adc)/*表示还没有AD转换后的数据，不可读取*/ 
  82.     { 
  83.         if(filp->f_flags & O_NONBLOCK) 
  84.         { 
  85. /*应用程序若采用非阻塞方式读取则返回错误*/ 
  86.             return -EAGAIN; 
  87.         } 
  88.         else/*以阻塞方式进行读取*/ 
  89.         { 
  90. /*设置ADC控制寄存器，开启AD转换*/ 
  91.             start_adc(); 
  92.  
  93. /*使等待队列进入睡眠*/ 
  94.             wait_event_interruptible(adc_waitq, ev_adc); 
  95.         } 
  96.     } 
  97.  
  98. /*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*/ 
  99.     ev_adc = 0; 
  100.  
  101. /*将读取到的AD转换后的值发往到上层应用程序*/ 
  102.     copy_to_user(buffer, (char *)&adc_data, sizeof(adc_data)); 
  103.  
  104. /*释放获取的信号量(即：解锁)*/ 
  105.     up(&ADC_LOCK); 
  106.  
  107.     return sizeof(adc_data); 
  108. } 
  109.  
  110. /*设置ADC控制寄存器，开启AD转换*/ 
  111. static void start_adc(void) 
  112. { 
  113.     unsigned int tmp; 
  114.  
  115.     tmp = (1 << 14) | (255 << 6) | (0 << 3);/* 0 1 00000011 000 0 0 0 */ 
  116.     writel(tmp, adc_base + S3C2410_ADCCON); /*AD预分频器使能、模拟输入通道设为AIN0*/ 
  117.  
  118.     tmp = readl(adc_base + S3C2410_ADCCON); 
  119.     tmp = tmp | (1 << 0);                 /* 0 1 00000011 000 0 0 1 */ 
  120.     writel(tmp, adc_base + S3C2410_ADCCON); /*AD转换开始*/ 
  121. } 
  122.  
  123. /*ADC设备驱动的关闭接口函数*/ 
  124. static int adc_release(struct inode *inode, struct file *filp) 
  125. { 
  126.     return 0; 
  127. } 
注意：在上面实现的每步中，为了让代码逻辑更加有条理和容易理解，就没有考虑代码的顺序，比如函数要先定义后调用。如果要编译此代码，请严格按照C 语言的规范来调整代码的顺序。 3、编写用户应用程序测试my2440_adc驱动。建立应用程序adc_test.c，代码如下：
  1. #include  
  2. #include  
  3. #include  
  4.  
  5. int main(int argc, char **argv) 
  6. { 
  7.     int fd; 
  8.  
  9.     //以阻塞方式打开设备文件，非阻塞时flags=O_NONBLOCK 
  10.     fd = open("/dev/my2440_adc", 0); 
  11.  
  12.     if(fd < 0) 
  13.     { 
  14.         printf("Open ADC Device Faild!/n"); 
  15.         exit(1); 
  16.     } 
  17.  
  18.     while(1) 
  19.     { 
  20.         int ret; 
  21.         int data; 
  22.          
  23.         //读设备 
  24.         ret = read(fd, &data, sizeof(data)); 
  25.  
  26.         if(ret != sizeof(data)) 
  27.         { 
  28.             if(errno != EAGAIN) 
  29.             { 
  30.                 printf("Read ADC Device Faild!/n"); 
  31.             } 
  32.  
  33.             continue; 
  34.         } 
  35.         else 
  36.         { 
  37.             printf("Read ADC value is: %d/n", data); 
  38.         } 
  39.     } 
  40.     close(fd); 
  41.     return 0; 
  42. } 
4、将驱动程序下载挂载到内核，下载应用程序到开发板上后，运行应用程序，扭动mini2440开发板上的定位器，可以观察到ADC转换值的变化， 证明驱动程序工作正常。效果图如下：