S3C2440上ADC驱动实例开发讲解

淡淡的烟草味﹌ 2021-12-15 07:41 268阅读 0赞

**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

![S3C2440上ADC驱动实例开发讲解 - Noah - Noah][S3C2440_ADC_ - Noah - Noah]

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。

![S3C2440上ADC驱动实例开发讲解 - Noah - Noah][S3C2440_ADC_ - Noah - Noah 1]

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：

<table style="border-collapse:collapse;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> #include &lt;linux/errno.h&gt; #include &lt;linux/kernel.h&gt; #include &lt;linux/module.h&gt; #include &lt;linux/init.h&gt; #include &lt;linux/input.h&gt; #include &lt;linux/serio.h&gt; #include &lt;linux/clk.h&gt; #include &lt;linux/miscdevice.h&gt; #include &lt;asm/io.h&gt; #include &lt;asm/irq.h&gt; #include &lt;asm/uaccess.h&gt; /*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); static int __init adc_init(void) { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;int ret; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;/*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。 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;系统的一些时钟定义在arch/arm/plat-s3c24xx/s3c2410-clock.c中*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;adc_clk = clk_get(NULL, "adc"); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if (!adc_clk) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;{ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;/*错误处理*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;printk(KERN_ERR "failed to find adc clock source\n"); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;return -ENOENT; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;} &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;/*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*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;clk_enable(adc_clk); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;/*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。 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 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, &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 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*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;adc_base = ioremap(S3C2410_PA_ADC, 0x20); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if (adc_base == NULL) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;{ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;/*错误处理*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;printk(KERN_ERR "Failed to remap register block\n"); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;ret = -EINVAL; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;goto err_noclk; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;} &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;/*把看ADC注册成为misc设备，misc_register定义在miscdevice.h中 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 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*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;ret = misc_register(&amp;adc_miscdev); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if (ret) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;{ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;/*错误处理*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;printk(KERN_ERR "cannot register miscdev on minor=%d (%d)\n", MISC_DYNAMIC_MINOR, ret); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;goto err_nomap; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;} &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;printk(DEVICE_NAME " initialized!\n"); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;return 0; //以下是上面错误处理的跳转点 err_noclk: &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;clk_disable(adc_clk); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;clk_put(adc_clk); err_nomap: &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;iounmap(adc_base); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;return ret; } static void __exit adc_exit(void) { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;free_irq(IRQ_ADC, 1);&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;/*释放中断*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;iounmap(adc_base);&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;/*释放虚拟地址映射空间*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if (adc_clk)&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; /*屏蔽和销毁时钟*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;{ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;clk_disable(adc_clk);&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;clk_put(adc_clk); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;adc_clk = NULL; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;} &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;misc_deregister(&amp;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 &nbsp;&nbsp;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("Huang Gang"); MODULE_DESCRIPTION("My2440 ADC Driver");DE&gt; </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

2、adc\_miscdev结构体定义及内部各接口函数的实现，代码如下：

<table style="border-collapse:collapse;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> #include &lt;plat/regs-adc.h&gt; /*设备名称*/ #define DEVICE_NAME&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;"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 = { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;.minor&nbsp;&nbsp;&nbsp;= MISC_DYNAMIC_MINOR,&nbsp;/*次设备号，定义在miscdevice.h中，为255*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;.name&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;= DEVICE_NAME,&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;/*设备名称*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;.fops&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;= &amp;adc_fops,&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;/*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 = { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;.owner&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;= THIS_MODULE, &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;.open&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;= adc_open, &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;.read&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;= adc_read,&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;.release&nbsp;&nbsp;= adc_release, }; /*ADC设备驱动的打开接口函数*/ static int adc_open(struct inode *inode, struct file *file) { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;int ret; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;/*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 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 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： &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 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 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 参数，就随便给个值就好了，我这里就给个1*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;ret = request_irq(IRQ_ADC, adc_irq, IRQF_SHARED, DEVICE_NAME, 1); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if (ret) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;{ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;/*错误处理*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;printk(KERN_ERR "IRQ%d error %d\n", IRQ_ADC, ret); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;return -EINVAL; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;} &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;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) { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;/*保证了应用程序读取一次这里就读取AD转换的值一次， &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 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*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if(!ev_adc) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;{ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;/*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， &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 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， &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 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*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;adc_data = readl(adc_base + S3C2410_ADCDAT0) &amp; 0x3ff; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;/*将可读标识为1，并唤醒等待队列*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;ev_adc = 1; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;wake_up_interruptible(&amp;adc_waitq); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;} &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;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) { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;/*试着获取信号量(即：加锁)*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if (down_trylock(&amp;ADC_LOCK)) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;{ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;return -EBUSY; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;} &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if(!ev_adc)/*表示还没有AD转换后的数据，不可读取*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;{ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if(filp-&gt;f_flags &amp; O_NONBLOCK) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;{ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;/*应用程序若采用非阻塞方式读取则返回错误*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;return -EAGAIN; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;} &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;else/*以阻塞方式进行读取*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;{ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;/*设置ADC控制寄存器，开启AD转换*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;start_adc(); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;/*使等待队列进入睡眠*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;wait_event_interruptible(adc_waitq, ev_adc); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;} &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;} &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;/*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*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;ev_adc = 0; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;/*将读取到的AD转换后的值发往到上层应用程序*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;copy_to_user(buffer, (char *)&amp;adc_data, sizeof(adc_data)); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;/*释放获取的信号量(即：解锁)*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;up(&amp;ADC_LOCK); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;return sizeof(adc_data); } /*设置ADC控制寄存器，开启AD转换*/ static void start_adc(void) { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;unsigned int tmp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;tmp = (1 &lt;&lt; 14) | (255 &lt;&lt; 6) | (0 &lt;&lt; 3);/* 0 1 00000011 000 0 0 0 */ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;writel(tmp, adc_base + S3C2410_ADCCON); /*AD预分频器使能、模拟输入通道设为AIN0*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;tmp = readl(adc_base + S3C2410_ADCCON); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;tmp = tmp | (1 &lt;&lt; 0);&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; /* 0 1 00000011 000 0 0 1 */ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;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) { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;return 0; } </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

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：

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：  
![S3C2440上ADC驱动实例开发讲解 - Noah - Noah][S3C2440_ADC_ - Noah - Noah 2]

转载于:https://www.cnblogs.com/hoys/archive/2011/01/24/1943533.html

[S3C2440_ADC_ - Noah - Noah]: http://blog.chinaunix.net/photo/101649_100121103629.png
[S3C2440_ADC_ - Noah - Noah 1]: http://blog.chinaunix.net/photo/101649_100121105900.png
[S3C2440_ADC_ - Noah - Noah 2]: http://blog.chinaunix.net/photo/101649_100127165746.png