mini2440驱动-adc

1、ADC,模数转换器，将模拟量转换成数字量，采样，保持电路与AD转换器集成在一起。AD转换器模拟输入信号是直流电压信号，0~3.3V之间。S3C2440有8路模拟输入信号，AD转换器内部有一个模拟多路选择器，某一时刻只能将一路模拟输入信号，通过模拟多路选择器接通进行AD转换，而其他路模拟输入信号被断开。

ADC转换电路：


在S3C2440 芯片中，AD输入和触摸屏接口使用共同的A/D  转换器，见2440芯片手
册第16章节，如图。 
 

XP,XM,YP,YM占用了四个AD通道，用于触摸屏操作

功能描述

1.AD转换时间（转换速率）

2.正常转换模式


2、寄存器操作

ADC控制寄存器

ADC数据转换寄存器0([9~0]保留AD转换之后的数据)



3、在内核中添加ADC驱动，Linux-2.6.39 内核并没有提供支持S3C2440 的ADC驱动程序，因此我们自行设计了一个，这个驱动比较简单，属于字符设备，它位于drivers/char目录下，驱动程序的文件名为： my2440_adc.c。 
    ADC驱动和触摸屏驱动若想共存，就必须解决共享“A/D 转换器”资源这个问题，因此在ADC驱动程序中声明了一个全局的“ADC_LOCK”信号量。

关于信号量的定义注意：

#if LINUX_VERSION_CODE < KERNEL_VERSION(2,6,36)

DECLARE_MUTEX(led_sem);

#else

DEFINE_SEMAPHORE(led_sem);

#endif

3.1ADC驱动程序的内容和注解如下： 

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#include <linux/errno.h>
#include <linux/kernel.h>//printk()
#include <linux/module.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/input.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/serio.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/clk.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/sched.h>//包含很多驱动使用的内核API的定义。睡眠函数
#include <asm/io.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <mach/regs-clock.h>
#include <plat/regs-timer.h>

#include <plat/regs-adc.h>//adc寄存器的定义
#include <mach/regs-gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/miscdevice.h>

//自己定义的头文件 因为原生内核并么有包含
#include "s3c24xx-adc.h"

#undef DEBUG
//#define DEBUG
#ifdef DEBUG
#define DPRINTK(x...) {printk(__FUNCTION__"(%d): ",__LINE__);printk(##x);}
#else
#define DPRINTK(x...) (void)(0)
#endif

//设备名称
#define DEVICE_NAME "adc"

//经过虚拟地址映射后的内存地址
static void __iomem *base_addr;

//定义ADC设备就结构
typedef struct {
    wait_queue_head_t wait;//阻塞
    int channel;//AD转换通道
    int prescale;//预分频
}ADC_DEV;

//申请并初始化信号量，声明全局变量,以使和触摸屏驱动程序共享A/D转换器
DEFINE_SEMAPHORE(ADC_LOCK);

//ADC驱动是否拥有A/D转换器资源的状态变量
static int OwnADC = 0;

static ADC_DEV adcdev;
static volatile int ev_adc = 0;//标识AD转换后的数据是否可以读取，0表示不可读取
static int adc_data;//保存读取后的AD转换的值，该值在ADC中断中读取

//保存从时钟平台队列中获取ADC的时钟
static struct clk *adc_clock;

//定义ADC相关的寄存器
#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

//以下都定义于ADCCON中
#define PRESCALE_DIS (0 << 14)//预分频禁止
#define PRESCALE_EN (1 << 14)//预分频允许
#define PRSCVL(x) ((x) << 6)//预分频值设置
#define ADC_INPUT(x) ((x) << 3)//模拟输入通道选择
#define ADC_START (1 << 0)//开始AD转换
#define ADC_ENDCVT (1 << 15)//AD转换结束

//开启AD输入
#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)
{
    //如果ADC驱动拥有A/D转换器资源，则从ADC寄存器读取转换状态
    if (OwnADC) {
        adc_data = ADCDAT0 & 0x3ff;//AD转换后的值保存在[0~9]位
        ev_adc = 1;//将可读标识为1，并唤醒等待队列
        wake_up_interruptible(&adcdev.wait);
    }

    return IRQ_HANDLED;
}

//ADC读函数,
static ssize_t s3c2410_adc_read(struct file *filp, char *buffer, size_t count, loff_t *ppos)
{
    char str[20];
    int value;
    size_t len;

    //判断'A/D转换器'资源是否可用
    if (down_trylock(&ADC_LOCK) == 0) //尝试获取信号量，判断AD转换器资源是否可用
    {
        OwnADC = 1;//标记为'A/D转换器'资源是可用
        START_ADC_AIN(adcdev.channel, adcdev.prescale);//设置ADC控制器，开启AD转换
        wait_event_interruptible(adcdev.wait, ev_adc);//使等待队列进入睡眠状态，等待转换结束

        ev_adc = 0;//已经有AD转换后的数据，则标识清0，给下一次读作判断

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

        //把转换结果赋值,以便传递到用户层
        value = adc_data;

        //释放A/D转换器资源
        OwnADC = 0;
        up(&ADC_LOCK);//释放信号量

    } else {
        //没有A/D转换器资源
        value = -1;
    }

    len = sprintf(str, "%d\n", value);//把格式化的数据写入某个字符串缓冲区。
    if (count >= len) {
        //将转换结果传到到用户层
        int r = copy_to_user(buffer, str, len);
        return r ? r : len;
    } else {
        return -EINVAL;
    }
}

//ADC设备的打开函数
static int s3c2410_adc_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    //初始化中断队列
    init_waitqueue_head(&(adcdev.wait));

    //缺省通道为'0'
    adcdev.channel=0;//设置ADC频道
    adcdev.prescale=0xff;//设置预分频值

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

static int s3c2410_adc_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    DPRINTK( "adc closed\n");
    return 0;
}

//非标准C的用法，GNU C的用法
static struct file_operations dev_fops = {
    owner: THIS_MODULE,
    open: s3c2410_adc_open,
    read: s3c2410_adc_read,
    release: s3c2410_adc_release,
};

static struct miscdevice misc = {
    .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,//动态获取次设备号
    .name = DEVICE_NAME,
    .fops = &dev_fops,
};

static int __init dev_init(void)
{
    int ret;

//将ADC的IO端口占用的这段I/O空间映射到内存的虚拟地址，
//S3C2410_PA_ADC是ADC控制器的基地址，0x20是虚拟地址长度
    base_addr=ioremap(S3C2410_PA_ADC,0x20);
    if (base_addr == NULL) {
        printk(KERN_ERR "Failed to remap register block\n");
        return -ENOMEM;
    }

//获取ADC时钟
    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);//时钟使能

    /* normal ADC */
    ADCTSC = 0;

//ADC中断申请，采用共享中断，
    ret = request_irq(IRQ_ADC, adcdone_int_handler, IRQF_SHARED, DEVICE_NAME, &adcdev);
    if (ret) {
        iounmap(base_addr);//解除内存映射
        return ret;
    }

    ret = misc_register(&misc);//注册混杂设备

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

static void __exit dev_exit(void)
{
    free_irq(IRQ_ADC, &adcdev);//释放中断
    iounmap(base_addr);//解除内存映射

//屏蔽和销毁时钟
    if (adc_clock) {
        clk_disable(adc_clock);
        clk_put(adc_clock);
        adc_clock = NULL;
    }

    misc_deregister(&misc);
}

//导出信号量ADC_LOCK在触摸屏驱动中使用，因为触摸屏和ADC公用寄存器，会产生竞争
//用信号量保证资源的互斥访问
//导出信号量"ADC_LOCK"以便触摸屏驱动使用
EXPORT_SYMBOL(ADC_LOCK);
module_init(dev_init);
module_exit(dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("FriendlyARM Inc.");

3.2在drivers/char目录下定义“s3c24xx-adc.h ”，内容如下：
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#ifndef _S3C2410_ADC_H_
#define _S3C2410_ADC_H_
#define ADC_WRITE_GETCH(data) (((data)>>16)&0x7)
#define ADC_WRITE_GETPRE(data) ((data)&0xff)
// ADC_WRITE_GETCH(data)得到ch ADC_WRITE_GETPRE(data)得到prescale！！
#define ADC_WRITE(ch, prescale) ((ch)<<16|(prescale))
#endif /* _S3C2410_ADC_H_ */

3.3
3.3.1打开 drivers/char/Makefile文件，在最后添加ADC驱动程序目标模块
obj-$(CONFIG_MY2440_ADC)      += my2440_adc.o 

3.3.2打开 drivers/char/Kconfig文件，加入ADC驱动配置选项
config MINI2440_ADC 
               bool "ADC driver for My2440 development boards" 
        depends on MACH_MY2440 
        default y if MACH_MY2440 
        help 
          this is ADC driver for My2440 development boards 
          Notes: the touch-screen-driver required this option 

这样，我们就在内核中添加了ADC驱动，现在内核源代码目录的命令行执行：make menuconfig，依次选择如下子菜单项，找到刚刚添加的ADC驱动配置选项： 
Device Drivers  ---> 
  Character devices  --->  

保存配置，生成uImage

4、ADC测试程序，adc-test.c

#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)
{
    fprintf(stderr, "press Ctrl-C to stop\n");
    int fd = open("/dev/adc", 0);
    if (fd < 0) {
        perror("open ADC device:");
        return 1;
    }
    for(;;) {
        char buffer[30];
        int len = read(fd, buffer, sizeof buffer -1);
        if (len > 0) {
            buffer[len] = '\0';
            int value = -1;
            sscanf(buffer, "%d", &value);
            printf("ADC Value: %d\n", value);
        } else {
            perror("read ADC device:");
            return 1;
        }
        usleep(500* 1000);
    }

    close(fd);
}

使用静态编译
#arm-liunx-gcc -static adc-test.c -o adc-test
运行效果如下：