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linux 混杂设备驱动之adc驱动

2017-09-26 16:37 417 查看
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linux2.6.30.4中,系统已经自带有了ADC通用驱动文件---arch/arm/plat-s3c24xx/adc.c,它是以平台驱动设备模型的架构来编写的,里面是一些比较通用稳定的代码,但是linux2.6.30.4版本的ADC通用驱动文件并不完善,居然没有读函数。后来去看了linux3.8版本的ADC通用文件----arch/arm/plat-samsung/adc.c才是比较完善的。

但是本节并不是分析这个文件,而是以另外一种架构来编写ADC驱动,因为ADC驱动实在是比较简单,就没有使用平台驱动设备模型为架构来编写了,这次我们使用的是混杂(misc)设备驱动。

问:什么是misc设备驱动?

答:miscdevice共享一个主设备号MISC_MAJOR(10),但次设备号不同。所有的miscdevice设备形成一条链表,对设备访问时内核根据设备号来查找对应的miscdevice设备,然后调用其file_operations结构体中注册的文件操作接口进行操作。

[cpp]
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struct miscdevice  {  
    int minor;              //次设备号,如果设置为MISC_DYNAMIC_MINOR则系统自动分配  
    const char *name;       //设备名  
    const struct file_operations *fops;     //操作函数  
    struct list_head list;  
    struct device *parent;  
    struct device *this_device;  
};  

dev_init入口函数分析:

[cpp]
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static int __init dev_init(void)  
{  
    int ret;  
  
    base_addr=ioremap(S3C2410_PA_ADC,0x20);  
    if (base_addr == NULL)  
    {  
        printk(KERN_ERR "failed to remap register block\n");  
        return -ENOMEM;  
    }  
  
    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);  
      
    ADCTSC = 0;  
  
    ret = request_irq(IRQ_ADC, adcdone_int_handler, IRQF_SHARED, DEVICE_NAME, &adcdev);  
    if (ret)  
    {  
        iounmap(base_addr);  
        return ret;  
    }  
  
    ret = misc_register(&misc);  
  
    printk (DEVICE_NAME" initialized\n");  
    return ret;  
}  

首先是映射ADC寄存器地址将其转换为虚拟地址,然后获得ADC时钟并使能ADC时钟,接着申请ADC中断,其中断处理函数为
adcdone_int_handler,而flags为IRQF_SHARED,即共享中断,因为触摸屏里也要申请ADC中断,最后注册一个混杂设备。

当应用程序open ("/dev/adc",...)时,就会调用到驱动里面的open函数,那么我们来看看open函数做了什么?

[cpp]
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static int tq2440_adc_open(struct inode *inode, struct file *filp)  
{  
    /* 初始化等待队列头 */  
    init_waitqueue_head(&(adcdev.wait));  
  
    /* 开发板上ADC的通道2连接着一个电位器 */  
    adcdev.channel=2;   //设置ADC的通道  
    adcdev.prescale=0xff;  
  
    DPRINTK( "ADC opened\n");  
    return 0;  
}  

很简单,先初始化一个等待队列头,因为入口函数里既然有申请ADC中断,那么肯定要使用等待队列,接着设置ADC通道,因为TQ2440的ADC输入通道默认是2,设置预分频值为0xff。
当应用程序read时,就会调用到驱动里面的read函数,那么我们来看看read函数做了些什么?

[cpp]
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static ssize_t tq2440_adc_read(struct file *filp, char *buffer, size_t count, loff_t *ppos)  
{  
    char str[20];  
    int value;  
    size_t len;  
  
    /* 尝试获得ADC_LOCK信号量,如果能够立刻获得,它就获得信号量并返回0  
     * 否则,返回非零,它不会导致调用者睡眠,可以在中断上下文使用 
     */  
    if (down_trylock(&ADC_LOCK) == 0)  
    {  
        /* 表示A/D转换器资源可用 */  
        ADC_enable = 1;  
  
        /* 使能预分频,选择ADC通道,最后启动ADC转换*/  
        START_ADC_AIN(adcdev.channel, adcdev.prescale);  
  
        /* 等待事件,当ev_adc = 0时,进程被阻塞,直到ev_adc>0 */  
        wait_event_interruptible(adcdev.wait, ev_adc);  
  
        ev_adc = 0;  
  
        DPRINTK("AIN[%d] = 0x%04x, %d\n", adcdev.channel, adc_data, ((ADCCON & 0x80) ? 1:0));  
  
        /* 将在ADC中断处理函数读取的ADC转换结果赋值给value */  
        value = adc_data;  
        sprintf(str,"%5d", adc_data);  
        copy_to_user(buffer, (char *)&adc_data, sizeof(adc_data));  
  
        ADC_enable = 0;  
        up(&ADC_LOCK);  
    }  
    else  
    {  
        /* 如果A/D转换器资源不可用,将value赋值为-1 */  
        value = -1;  
    }  
  
    /* 将ADC转换结果输出到str数组里,以便传给应用空间 */  
    len = sprintf(str, "%d\n", value);  
    if (count >= len)  
    {  
        /* 从str数组里拷贝len字节的数据到buffer,即将ADC转换数据传给应用空间 */  
        int r = copy_to_user(buffer, str, len);  
        return r ? r : len;  
    }  
    else  
    {  
        return -EINVAL;  
    }  
}  

tq2440_adc_read函数首先尝试获得ADC_LOCK信号量,因为触摸屏驱动也有使用ADC资源,两者互有竞争关系,获得ADC资源后,使能预分频,选择ADC通道,最后启动ADC转换,接着就调用wait_event_interruptible 函数进行等待,直到ev_adc>0进程才会继续往下跑,往下跑就会将adc_data数据读出来,调用copy_to_user函数将ADC数据传给应用空间,最后释放ADC_LOCK信号量。
问:什么时候ev_adc>0?默认ev_adc = 0

答:在adcdone_int_handler中断处理函数里,等数据读出后,ev_adc被设置为1。

ADC中断处理函数adcdone_int_handler

[cpp]
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/* ADC中断处理函数 */  
static irqreturn_t adcdone_int_handler(int irq, void *dev_id)  
{  
    /* A/D转换器资源可用 */  
    if (ADC_enable)  
    {  
        /* 读ADC转换结果数据 */  
        adc_data = ADCDAT0 & 0x3ff;  
  
        /* 唤醒标志位,作为wait_event_interruptible的唤醒条件 */  
        ev_adc = 1;  
        wake_up_interruptible(&adcdev.wait);  
    }  
    return IRQ_HANDLED;  
}  

当AD转换完成后就会触发ADC中断,就会进入adcdone_int_handler,这个函数就会讲AD转换数据读到adc_data,接着将唤醒标志位ev_adc置1,最后调用wake_up_interruptible函数唤醒adcdev.wait等待队列。
总结一下ADC的工作流程:
一、open函数里,设置模拟输入通道,设置预分频值

二、read函数里,启动AD转换,进程休眠

三、adc_irq函数里,AD转换结束后触发ADC中断,在ADC中断处理函数将数据读出,唤醒进程

四、read函数里,进程被唤醒后,将adc转换数据传给应用程序

ADC驱动参考源码:

[cpp]
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/*
12abc
************************************ 
 
NAME:EmbedSky_adc.c 
COPYRIGHT:www.embedsky.net 
 
*************************************/  
  
#include <linux/errno.h>  
#include <linux/kernel.h>  
#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 <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>  
#include <mach/regs-gpio.h>  
#include <linux/cdev.h>  
#include <linux/miscdevice.h>  
  
#include "tq2440_adc.h"  
  
#undef DEBUG  
//#define DEBUG  
#ifdef DEBUG  
#define DPRINTK(x...) {printk(KERN_DEBUG "EmbedSky_adc: " x);}  
#else  
#define DPRINTK(x...) (void)(0)  
#endif  
  
#define DEVICE_NAME "adc"       /* 设备节点: /dev/adc */  
  
static void __iomem *base_addr;  
  
typedef struct  
{  
    wait_queue_head_t wait;     /* 定义等待队列头 */  
    int channel;  
    int prescale;  
}ADC_DEV;  
  
DECLARE_MUTEX(ADC_LOCK);    /* 定义并初始化信号量,并初始化为1 */  
static int ADC_enable = 0;          /* A/D转换器资是否可用标志位 */  
  
static ADC_DEV adcdev;              /* 用于表示ADC设备 */  
static volatile int ev_adc = 0;     /* 作为wait_event_interruptible的唤醒条件 */  
static int adc_data;  
  
static struct clk   *adc_clock;  
  
#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  
  
#define PRESCALE_DIS    (0 << 14)  
#define PRESCALE_EN     (1 << 14)  
#define PRSCVL(x)       ((x) << 6)  
#define ADC_INPUT(x)    ((x) << 3)  
#define ADC_START       (1 << 0)  
#define ADC_ENDCVT      (1 << 15)  
  
  
/* 使能预分频,选择ADC通道,最后启动ADC转换*/  
#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)  
{  
    /* A/D转换器资源可用 */  
    if (ADC_enable)  
    {  
        /* 读ADC转换结果数据 */  
        adc_data = ADCDAT0 & 0x3ff;  
  
        /* 唤醒标志位,作为wait_event_interruptible的唤醒条件 */  
        ev_adc = 1;  
        wake_up_interruptible(&adcdev.wait);  
    }  
    return IRQ_HANDLED;  
}  
  
static ssize_t tq2440_adc_read(struct file *filp, char *buffer, size_t count, loff_t *ppos)  
{  
    char str[20];  
    int value;  
    size_t len;  
  
    /* 尝试获得ADC_LOCK信号量,如果能够立刻获得,它就获得信号量并返回0  
     * 否则,返回非零,它不会导致调用者睡眠,可以在中断上下文使用 
     */  
    if (down_trylock(&ADC_LOCK) == 0)  
    {  
        /* 表示A/D转换器资源可用 */  
        ADC_enable = 1;  
  
        /* 使能预分频,选择ADC通道,最后启动ADC转换*/  
        START_ADC_AIN(adcdev.channel, adcdev.prescale);  
  
        /* 等待事件,当ev_adc = 0时,进程被阻塞,直到ev_adc>0 */  
        wait_event_interruptible(adcdev.wait, ev_adc);  
  
        ev_adc = 0;  
  
        DPRINTK("AIN[%d] = 0x%04x, %d\n", adcdev.channel, adc_data, ((ADCCON & 0x80) ? 1:0));  
  
        /* 将在ADC中断处理函数读取的ADC转换结果赋值给value */  
        value = adc_data;  
        sprintf(str,"%5d", adc_data);  
        copy_to_user(buffer, (char *)&adc_data, sizeof(adc_data));  
  
        ADC_enable = 0;  
        up(&ADC_LOCK);  
    }  
    else  
    {  
        /* 如果A/D转换器资源不可用,将value赋值为-1 */  
        value = -1;  
    }  
  
    /* 将ADC转换结果输出到str数组里,以便传给应用空间 */  
    len = sprintf(str, "%d\n", value);  
    if (count >= len)  
    {  
        /* 从str数组里拷贝len字节的数据到buffer,即将ADC转换数据传给应用空间 */  
        int r = copy_to_user(buffer, str, len);  
        return r ? r : len;  
    }  
    else  
    {  
        return -EINVAL;  
    }  
}  
  
static int tq2440_adc_open(struct inode *inode, struct file *filp)  
{  
    /* 初始化等待队列头 */  
    init_waitqueue_head(&(adcdev.wait));  
  
    /* 开发板上ADC的通道2连接着一个电位器 */  
    adcdev.channel=2;   //设置ADC的通道  
    adcdev.prescale=0xff;  
  
    DPRINTK( "ADC opened\n");  
    return 0;  
}  
  
static int tq2440_adc_release(struct inode *inode, struct file *filp)  
{  
    DPRINTK( "ADC closed\n");  
    return 0;  
}  
  
  
static struct file_operations dev_fops = {  
    owner:  THIS_MODULE,  
    open:   tq2440_adc_open,  
    read:   tq2440_adc_read,      
    release:    tq2440_adc_release,  
};  
  
static struct miscdevice misc = {  
    .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,  
    .name = DEVICE_NAME,  
    .fops = &dev_fops,  
};  
  
static int __init dev_init(void)  
{  
    int ret;  
  
    base_addr=ioremap(S3C2410_PA_ADC,0x20);  
    if (base_addr == NULL)  
    {  
        printk(KERN_ERR "failed to remap register block\n");  
        return -ENOMEM;  
    }  
  
    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);  
      
    ADCTSC = 0;  
  
    ret = request_irq(IRQ_ADC, adcdone_int_handler, IRQF_SHARED, DEVICE_NAME, &adcdev);  
    if (ret)  
    {  
        iounmap(base_addr);  
        return ret;  
    }  
  
    ret = misc_register(&misc);  
  
    printk (DEVICE_NAME" initialized\n");  
    return ret;  
}  
  
static void __exit dev_exit(void)  
{  
    free_irq(IRQ_ADC, &adcdev);  
    iounmap(base_addr);  
  
    if (adc_clock)  
    {  
        clk_disable(adc_clock);  
        clk_put(adc_clock);  
        adc_clock = NULL;  
    }  
  
    misc_deregister(&misc);  
}  
  
EXPORT_SYMBOL(ADC_LOCK);  
module_init(dev_init);  
module_exit(dev_exit);  
  
MODULE_LICENSE("GPL");  
MODULE_AUTHOR("www.embedsky.net");  
MODULE_DESCRIPTION("ADC Drivers for EmbedSky SKY2440/TQ2440 Board and support touch");  

ADC应用测试参考源码:

[cpp]
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/************************************* 
 
NAME:EmbedSky_adc.c 
COPYRIGHT:www.embedsky.net 
 
*************************************/  
  
#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)  
{  
    int fd ;  
    char temp = 1;  
  
    fd = open("/dev/adc", 0);  
    if (fd < 0)  
    {  
        perror("open ADC device !");  
        exit(1);  
    }  
      
    for( ; ; )  
    {  
        char buffer[30];  
        int len ;  
  
        len = read(fd, buffer, sizeof buffer -1);  
        if (len > 0)  
        {  
            buffer[len] = '\0';  
            int value;  
            sscanf(buffer, "%d", &value);  
            printf("ADC Value: %d\n", value);  
        }  
        else  
        {  
            perror("read ADC device !");  
            exit(1);  
        }  
        sleep(1);  
    }  
adcstop:      
    close(fd);  
}  

测试结果:

[cpp]
view plain
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print?

[WJ2440]# ./adc_test   
ADC Value: 693  
ADC Value: 695  
ADC Value: 694  
ADC Value: 695  
ADC Value: 702  
ADC Value: 740  
ADC Value: 768  
ADC Value: 775  
ADC Value: 820  
ADC Value: 844  
ADC Value: 887  
ADC Value: 937  
ADC Value: 978  
ADC Value: 1000  
ADC Value: 1023  
ADC Value: 1023  
ADC Value: 1023 
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