S3C2440之ADC分析

本文主要是介绍S3C2440之ADC分析，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

一、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。左图中的Aref表示AD的参考电压是3.3V。

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：

#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> /*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;

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");

注意，这个一定不能自己再从新声明一个ADC_LOCK，因为这个已经在友善之臂自己的驱动中声明了，我们只要引用他就可以了。

2、adc_miscdev结构体定义及内部各接口函数的实现，代码如下：

#include <plat/regs-adc.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; /*misc设备结构体实现*/ 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*/ }; /*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, }; /*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); } /*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设备驱动的关闭接口函数*/ static int adc_release(struct inode *inode, struct file *filp) { return 0; }

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：

#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; }