GSC3280的ADC子系统驱动模型（二）

一、ADC子系统--创建设备文件

        本部分包括创建设备节点和在应用层通过操作/dev目录下的设备节点来控制设备。

1.1、创建设备节点

        在第一篇文章中的ADC子系统核心的注册函数中，调用了adc_dev_init();函数，该函数如下：

void __init adc_dev_init(void)
{
    int err;

    err = alloc_chrdev_region(&adc_devt, 0, ADC_DEV_MAX, "adc");
    if (err < 0) {
        DBG("!!!!!!alloc chrdev region error!!!!!!\n");
        printk(KERN_ERR "%s: failed to allocate char dev region\n", __FILE__);
    }
}

        对应退出函数，调用adc_dev_exit();函数，函数如下：

void __exit adc_dev_exit(void)
{
    if (adc_devt)
        unregister_chrdev_region(adc_devt, ADC_DEV_MAX);
}

        说明：

        1、初始化函数主要为创建设备节点做准备。

        2、退出函数是初始化函数的相反过程。

        在第一篇文章的ADC子系统核心注册和注销函数中，调用了dev增加设备函数adc_dev_add_device()

和dev删除函数adc_dev_del_device()，程序如下：

void adc_dev_add_device(struct adc_core_dev *adc)
{
    if (cdev_add(&adc->char_dev, adc->dev.devt, 1)) {
        DBG("!!!!!!cdev add error.!!!!!!\n");
        printk(KERN_WARNING "%s: failed to add char device %d:%d\n",
                adc->name, MAJOR(adc_devt), adc->id);
    }
    else {
        pr_debug("%s: dev (%d:%d)\n", adc->name, MAJOR(adc_devt), adc->id);
    }
}

void adc_dev_del_device(struct adc_core_dev *adc)
{
    if (adc->dev.devt)
        cdev_del(&adc->char_dev);
}

        在ADC子系统核心注册函数中，调用了adc_dev_prepare()函数实现增加dev操作函数集，具体内容

如下：

static const struct file_operations adc_dev_fops = {
    .owner            = THIS_MODULE,
    .llseek            = no_llseek,
    .unlocked_ioctl    = adc_dev_ioctl,
    .open            = adc_dev_open,
    .release            = adc_dev_release,
};

void adc_dev_prepare(struct adc_core_dev *adc)
{
    if (!adc_devt) {
        DBG("!!!!!!adc_devt = 0!!!!!!\n");
        return;
    }
    if (adc->id >= ADC_DEV_MAX) {
        DBG("!!!!!!adc dev prepare error,id too many!!!!!!\n");
        pr_debug("%s: too many ADC devices\n", adc->name);
        return;
    }
    adc->dev.devt = MKDEV(MAJOR(adc_devt), adc->id);
    cdev_init(&adc->char_dev, &adc_dev_fops);
    adc->char_dev.owner = adc->owner;
}

        说明：

        1、首先对设备号进行检查。

        2、计算设备号。

        3、增加操作函数集，该函数集主要涉及到两个函数，一个打开函数adc_dev_open()和一个控制函
数adc_dev_ioctl()，首先看下打开函数：

static int adc_dev_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    int err;
    struct adc_core_dev *adc = container_of(inode->i_cdev, struct adc_core_dev, char_dev);

    if (test_and_set_bit_lock(ADC_DEV_BUSY, &adc->flags))
        return -EBUSY;
    file->private_data = adc;
    err = adc->ops->open ? adc->ops->open(adc->dev.parent) : 0;
    if (err == 0) {
        return 0;
    }
    /* something has gone wrong */
    clear_bit_unlock(ADC_DEV_BUSY, &adc->flags);
    return err;
}

        说明：

        1、使用container_of通过设备号获取在adc_device_register()函数中创建的adc-core结构体。

        2、测试设备是否忙，如果忙，直接退出。如果不忙，设置忙标志。

        3、判断adc-core的操作函数集是否包括open函数，通过第一篇文章我们知道，adc-core的函数

操作集只有一个转换函数，所以此处err直接等于0，退出。

        命令控制函数adc_dev_ioctl()如下：

#define ADC_DEV_IOC_MAGIC            'a'
#define ADC_DEV_IOC_MAXNR            2
#define ADC_DEV_CON_PBAT            _IOR(ADC_DEV_IOC_MAGIC, 0, int)
#define ADC_DEV_CON_CHX            _IOWR(ADC_DEV_IOC_MAGIC, 1, int)
static long adc_dev_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
    int err = 0, channel = 0;
    unsigned short adc_cmd = 0;
    struct adc_core_dev *adc = file->private_data;
    void __user *argp = (void __user *)arg;
    int __user *p = argp;

    err = mutex_lock_interruptible(&adc->ops_lock);
    if (err)
        return err;
    if ((_IOC_TYPE(cmd) != ADC_DEV_IOC_MAGIC) || (_IOC_NR(cmd) > ADC_DEV_IOC_MAXNR)) {
        err = -ENOTTY;
        goto exit;
    }
    switch(cmd) {
    case ADC_DEV_CON_PBAT:
        adc_cmd = CMD_AD_CON_PBAT;
        break;
    case ADC_DEV_CON_CHX:
        if (get_user(channel, p)) {
            err = -EFAULT;
            goto exit;
        }
        switch (channel) {
        case 0:
            adc_cmd = CMD_AD_CON_CH0;
            break;
        case 1:
            adc_cmd = CMD_AD_CON_CH1;
            break;
        case 2:
            adc_cmd = CMD_AD_CON_CH2;
            break;
        case 3:
            adc_cmd = CMD_AD_CON_CH3;
            break;
        }
        break;
    default:
        err = -ENOTTY;
        goto exit;
    }
    DBG("adc_cmd = 0x%x\n", adc_cmd);
    put_user(adc->ops->convert(adc_cmd), p);

exit:
    mutex_unlock(&adc->ops_lock);
    return err;
}

        说明：

        1、此处共有两条命令。

        2、命令控制函数首先对命令有效性进行检查。

        3、第一条是测量pbat命令，直接赋命令值。

        4、第二条命令是对AD转换通道进行测量，此处包括一个通道值，所以先从应用层获取通道值。

        5、最后调用adc-core操作函数集中的转换函数，也就是第一篇文章中的gsc3280AdcCon()进行AD转换。

        6、将转换结果发送给应用层。        

        dev释放函数adc_dev_release()如下：

static int adc_dev_release(struct inode *inode, struct file *file)
{
    struct adc_core_dev *adc = file->private_data;

    if (adc->ops->release)
        adc->ops->release(adc->dev.parent);
    clear_bit_unlock(ADC_DEV_BUSY, &adc->flags);
    return 0;
}

        说明：

        1、判断adc-core的操作函数集是否包括release函数，通过第一篇文章我们知道，adc-core的函数操作集

只有一个转换函数，所以此处不执行if语句里面内容。

        2、清除忙标志。

1.2、应用层测试程序

        应用层测试程序如下：

#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/ioctl.h>

#define ADC_DEV_IOC_MAGIC            'a'
#define ADC_DEV_IOC_MAXNR            2
#define ADC_DEV_CON_PBAT            _IOR(ADC_DEV_IOC_MAGIC, 0, int)
#define ADC_DEV_CON_CHX            _IOWR(ADC_DEV_IOC_MAGIC, 1, int)
int main(int argc, char **argv)
{
    //unsigned char buff[2] = {0};
    unsigned int idCmd = 0;
    int fd = 0, ret = 0, data = 0;

    //以阻塞方式打开设备文件，非阻塞时flags=O_NONBLOCK
    fd = open("/dev/adc0", 0);
    if (fd < 0) {
        printf("Open ADC Device Faild!\n");
        exit(1);
    }
    while(1) {
        data = 1;
        idCmd = ADC_DEV_CON_CHX;
        ret = ioctl(fd, idCmd, &data);
        if (ret != 0) {
            printf("Read ADC Device Faild!\n");
            break;
        } else {
            //data = buff[0] | (buff[1] << 8);
            printf("Read ADC value is: %d\n", data);
        }
        for (ret = 0; ret < 6553600; ret++)
            ;
    }
    close(fd);
    return 0;
}

        说明：

        1、首先打开设备

        2、设置通道1和采集通道命令，调用ioctl实现AD采集

        3、如果采集正确，打印数据

        4、延时后，循环再一次采集数据，具体测试图如下：

二、sysfs文件系统和测试       

2.1、sysfs文件系统

        在第一篇文章中的ADC子系统核心的注册函数中，调用了adc_sysfs_init();函数，该函数如下：

void __init adc_sysfs_init(struct class *adc_class)
{
    adc_class->dev_attrs = adc_attrs;
}

        该函数增加了一个device_attribute属性--adc_attrs，device_attribute属性将在第三篇文章讲述，
adc_attrs具体内容如下：

#define to_adc_device(d) container_of(d, struct adc_core_dev, dev)
/* device attributes */
static ssize_t
adc_sysfs_show_name(struct device *dev, struct device_attribute *attr, char *buf)
{
    return sprintf(buf, "%s\n", to_adc_device(dev)->name);
}

static ssize_t
adc_sysfs_show_pbat(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
        char *buf)
{
    int result = 0;
    struct adc_core_dev *adc = to_adc_device(dev);

    result = adc->ops->convert(CMD_AD_CON_PBAT);
    printk(KERN_INFO "pbat = %d\n", result);
    sprintf(buf, "%d\n", result);
    return 0;
}

static ssize_t
adc_sysfs_show_ch0(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
        char *buf)
{
    int result = 0;
    struct adc_core_dev *adc = to_adc_device(dev);

    result = adc->ops->convert(CMD_AD_CON_CH0);
    printk(KERN_INFO "ch0 = %d\n", result);
    sprintf(buf, "%d\n", result);
    return 0;
}

static ssize_t
adc_sysfs_show_ch1(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
        char *buf)
{
    int result = 0;
    struct adc_core_dev *adc = to_adc_device(dev);

    result = adc->ops->convert(CMD_AD_CON_CH1);
    printk(KERN_INFO "ch1 = %d\n", result);
    sprintf(buf, "%d\n", result);
    return 0;
}

static ssize_t
adc_sysfs_show_ch2(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
        char *buf)
{
    int result = 0;
    struct adc_core_dev *adc = to_adc_device(dev);

    result = adc->ops->convert(CMD_AD_CON_CH2);
    printk(KERN_INFO "ch2 = %d\n", result);
    sprintf(buf, "%d\n", result);
    return 0;
}

static ssize_t
adc_sysfs_show_ch3(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
        char *buf)
{
    int result = 0;
    struct adc_core_dev *adc = to_adc_device(dev);

    result = adc->ops->convert(CMD_AD_CON_CH3);
    printk(KERN_INFO "ch3 = %d\n", result);
    sprintf(buf, "%d\n", result);
    return 0;
}

static struct device_attribute adc_attrs[] = {
    __ATTR(name, S_IRUGO, adc_sysfs_show_name, NULL),
    __ATTR(pbat, S_IRUGO, adc_sysfs_show_pbat, NULL),
    __ATTR(ch0, S_IRUGO, adc_sysfs_show_ch0, NULL),
    __ATTR(ch1, S_IRUGO, adc_sysfs_show_ch1, NULL),
    __ATTR(ch2, S_IRUGO, adc_sysfs_show_ch2, NULL),
    __ATTR(ch3, S_IRUGO, adc_sysfs_show_ch3, NULL),
    { },
};

        由以上程序可知，该属性成员总共有六个成员，通过这种赋值，系统起来后，在根文件目录

/sys/class/adc/adc0下就有相应的节点，操作相应的节点，就相当于调相应的函数，比如操作节

点pbat，则调用函数adc_sysfs_show_pbat()。其他节点类似。

        各个节点函数类似，首先都是获取adc-core结构体，然后根据节点内容不同，赋值不同命令，

最后调用adc-core中的函数操作集中的转换函数实现AD转换。

2.2、应用层测试

        应用层测试采用命令行的方式，具体如下图：

三、proc文件系统和测试

3.1、proc文件系统

        在ADC子系统注册函数adc_device_register()中，调用了adc-proc.c中的adc_proc_add_device(adc);

函数，具体内容如下：

static const struct file_operations adc_proc_fops = {
    .open    = adc_proc_open,
    .read    = seq_read,
    .llseek    = seq_lseek,
    .release    = adc_proc_release,
};

void adc_proc_add_device(struct adc_core_dev *adc)
{
    if (adc->id == 0)
        proc_create_data("driver/adc", 0, NULL, &adc_proc_fops, adc);
}

void adc_proc_del_device(struct adc_core_dev *adc)
{
    if (adc->id == 0)
        remove_proc_entry("driver/adc", NULL);
}

        说明：

        1、使用proc_create_data()函数创建了函数操作函数集adc_proc_fops。

        2、adc_proc_del_device()函数在ADC子系统注销函数中调用，是adc_proc_add_device()函数的相反过程。

        3、操作函数集adc_proc_fops涉及的函数如下：

static int adc_proc_show(struct seq_file *seq, void *offset)
{
    int result = 0;
    struct adc_core_dev *adc = seq->private;

    result = adc->ops->convert(CMD_AD_CON_PBAT);
    seq_printf(seq, "PBAT:%d\n", result);
    result = adc->ops->convert(CMD_AD_CON_CH0);
    seq_printf(seq, "CH0:%d\n", result);
    result = adc->ops->convert(CMD_AD_CON_CH1);
    seq_printf(seq, "CH1:%d\n", result);
    result = adc->ops->convert(CMD_AD_CON_CH2);
    seq_printf(seq, "CH2:%d\n", result);
    result = adc->ops->convert(CMD_AD_CON_CH3);
    seq_printf(seq, "CH3:%d\n", result);
    if (adc->ops->proc)
        adc->ops->proc(adc->dev.parent, seq);
    return 0;
}

static int adc_proc_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    int ret;
    struct adc_core_dev *adc = PDE(inode)->data;

    if (!try_module_get(THIS_MODULE)) {
        DBG("!!!!!!try_module_get error!!!!!!\n");
        return -ENODEV;
    }
    ret = single_open(file, adc_proc_show, adc);
    if (ret)
        module_put(THIS_MODULE);
    return ret;
}

static int adc_proc_release(struct inode *inode, struct file *file)
{
    int res = single_release(inode, file);
    module_put(THIS_MODULE);
    return res;
}

        说明：       

        1、open函数中首先获得adc-core设备结构体，使用single_open()函数调用adc_proc_show()函数。

        2、释放函数调用single_release()释放设备。

        3、adc_proc_show()函数中，使用adc-core的操作函数集的AD转换函数，实现AD转换，也就是调用

第一篇文章中设备驱动的gsc3280AdcCon()函数。

        4、gsc3280AdcCon()分别实现5路AD的转换。

3.2、应用层测试

        应用层测试采用命令行的方式，具体如下图：

四、总结

        在调试过程中出现过内存泄露的问题，经过调试发现是在系统启动过程中，根据模块启动宏的不同，初始化
是有顺序的。把先使用的模块先初始化，比如subsys_initcall(gsc_adc_init);。        

        ADC核心使底层硬件对用户来说是透明的，并且减少了编写驱动程序的工作量。ADC新的驱动接口提供了更

多的功能，使系统可以同时存在多个ADC。 /dev，sysfs，proc这三种机制的实现使得应用程序能灵活的使用ADC。

ADC核心代码的组织方式值得学习，不同功能的代码放在不同的文件中，简单明了。

        如果系统有另外一个AD转换芯片，那么只需新增加设备驱动程序，在新的设备驱动程序中，使用函数
adc_device_register() 注册ADC子系统，通过idr的id即可区分不同的ADC设备。