【OK210试用体验】功能篇（7） Linux字符驱动之ADC模数转换驱动

gjianw217 · 2015-8-17 22:15:41

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前面进行了OK210试用体验的入门篇介绍，算是初步入门，分别包含：
【OK210试用体验】入门篇(1)：开箱验板
【OK210试用体验】入门篇(2)：板载资源
【OK210试用体验】入门篇(3)：开发环境（软件安装，开发环境，烧写系统）
【OK210试用体验】入门篇(4)：编程入门（NFS登录，驱动入门）
【OK210试用体验】功能篇(1)：Linux字符驱动之Led
【OK210试用体验】功能篇(2)：Linux字符驱动之Key按键
【OK210试用体验】功能篇(3)：Linux Input子系统之Key按键
【OK210试用体验】功能篇(4)：Linux字符驱动之DS18B20
【OK210试用体验】功能篇(5)：Linux字符驱动之PWM蜂鸣器
【OK210试用体验】功能篇(6)：Linux字符驱动之红外遥控
今天是功能篇的第七篇：Linux字符驱动之ADC模数转换，本节主要分3部分：硬件分析，软件基础，驱动编程。
一、硬件分析
在【OK210试用体验】的第二篇：板载资源中，简单分析了ADC的功能和作用。其实对ADC的操作，可以看作是对一些模拟量的采集操作，如温湿度，光度。
首先从OK210的底板原理图中可知，通过一个可调电位器RP1，连接到S5PV210的模拟输入0通道，通过对该可调电位器的调节可以改变模拟通道的输入电压值，电压的调节范围为0V-3V，可以利用这个可调电位器来熟悉S5PV210的ADC控制器的使用，如下图所示

模拟输入0通首家引脚为XADCAIN0，由S5PV210用户手册，可知，该引脚是一个模块引脚，如下图所示。

所以，我们要对ADC进行操作，就是通过对配置ADC的各寄存器进行实现。
二、软件基础
1、S5PV210的ADC的主要特征：
（1）分辨率(输出离散值的个数)可以是10位或者12位(可以通过TSADCCON0/TSADCCON1的第16位RES进行设定，将RES设为0表示10位，设为1表示12位)。
（2）10通道的模拟输入(AIN[9]---AIN[0])。
（3）输入电压为0--3.3V。
（4）最大转换速率：1MSPS。
对于转换速率的计算，S5PV210_UM手册上是这样介绍的：当PCLK=66MHz时，预分频比P=65时，12位分辨率的转换时间如下：
A/D转换频率=66MHz/(65+1)=1MHz
A/D转换时间=1/(1MHz/5cycles)=1/200kHz=5us
PS
1)A/D的转换频率最大可达5MHz,所以A/D转换时间最大可达1MSPS
2)对于官方手册上，所说的A/D转换时间的计算，可能我们第一次看的时候会不太理解，会什么要1MHz/5cycles?原因是这样的，因为A/D转换时间包括A/D建立时间，1位1位转换时间，保存数据时间等等，加起来一共是5个时钟周期，所以会是1MHz/5cycles。其实对于A/D转换时间=1/(1MHz/5cycles) 可以换种写法：A/D转换时间=1/1MHz *5=5us 也是一样的，所以当最大转换频率达到5MHz时，A/D转换时间可达1MSPS(SPS为每秒的采样率)。
（5）具有采样保持功能。
（6）ADC有10通道的模拟输入，但是只有AIN[0]，AIN[1]没有复用，而AIN[2]--AIN[9]是复用为触摸屏的两路控制信号(XM,XP)。
2、S5PV210的ADC的寄存器
操作AIN[0]，在编写ADC的驱动代码的时候，一般情况下只需考虑三个寄存器，分别是

寄存器	映射地址	读/写	描述	复位值
TSADCCON0	0xE170_0000	R/W	TS0/ADC控制寄存器	0x0000_3FC4
TSDLY0	0xE170_0008	R/W	TS0/ADC延时寄存器	0x0000_00FF
TSDATX0	0xE170_000C	R	TS0/ADC转换数据X寄存器	---

上面表格即是操作AIN[0]时需要用到的三个寄存器，对于上面的映射地址，在编写驱动代码的时候可使用ioremap的形式进行映射，然后强制转为(volatile unsigned long *)指针形式，接下来就可以直接操作寄存器。
3、S5PV210的ADC操作流程
主要分三步：
（1）使用clk_get获取adc时钟,接着使用clk_enable使能adc时钟；
（2）设置ADCCON的工作方式，预分频比之类的；
（3）当开始读取数据值时，开启ADC转换，判断是否开始转换，判断是否转换完成，最终读取数据，返回给用户空间。值得注意的是，S5PV210的控制寄存器，是没有通道选择的，因为在使用之前，直接用ioremap进行地址的映射时，就相当于选择了不同的通道，所以无需通道选择了。

三、驱动编程
有图有真相，

1 驱动代码

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#undef DEBUG
//#define DEBUG
#ifdef DEBUG
#define DPRINTK(x...) {printk(__FUNCTION__"(%d): ",__LINE__);printk(##x);}
#else
#define DPRINTK(x...) (void)(0)
#endif
#define DEVICE_NAME "adc"
static void __iomem *base_addr;
typedef struct {
wait_queue_head_t wait;
int channel;
int prescale;
} ADC_DEV;
static int __ADC_locked = 0;
static ADC_DEV adcdev;
static volatile int ev_adc = 0;
static int adc_data;
static struct clk *adc_clock;
#define __ADCREG(name) (*(volatile unsigned long *)(base_addr + name))
#define ADCCON __ADCREG(S3C_ADCCON) // ADC control
#define ADCTSC __ADCREG(S3C_ADCTSC) // ADC touch screen control
#define ADCDLY __ADCREG(S3C_ADCDLY) // ADC start or Interval Delay
#define ADCDAT0 __ADCREG(S3C_ADCDAT0) // ADC conversion data 0
#define ADCDAT1 __ADCREG(S3C_ADCDAT1) // ADC conversion data 1
#define ADCUPDN __ADCREG(S3C_ADCUPDN) // 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)
#define START_ADC_AIN(ch, prescale)
do {
ADCCON = PRESCALE_EN | PRSCVL(prescale) | ADC_INPUT((ch)) ;
ADCCON |= ADC_START;
} while (0)
static irqreturn_t adcdone_int_handler(int irq, void *dev_id)
{
#if 1
if (__ADC_locked) {
adc_data = ADCDAT0 & 0x3ff;
ev_adc = 1;
wake_up_interruptible(&adcdev.wait);
/* clear interrupt */
__raw_writel(0x0, base_addr + S3C_ADCCLRINT);
}
#endif
return IRQ_HANDLED;
}
static ssize_t ok210_adc_read(struct file *filp, char *buffer, size_t count, loff_t *ppos)
{
char str[20];
int value;
size_t len;
__ADC_locked = 1;
START_ADC_AIN(adcdev.channel, adcdev.prescale);
wait_event_interruptible(adcdev.wait, ev_adc);
ev_adc = 0;
DPRINTK("AIN[%d] = 0x%04x, %dn", adcdev.channel, adc_data, ADCCON & 0x80 ? 1:0);
value = adc_data;
__ADC_locked = 0;
len = sprintf(str, "%dn", value);
if (count >= len) {
int r = copy_to_user(buffer, str, len);
return r ? r : len;
} else {
return -EINVAL;
}
}
static int ok210_adc_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
init_waitqueue_head(&(adcdev.wait));
adcdev.channel=0;
adcdev.prescale=0xff;
DPRINTK("adc openedn");
return 0;
}
static int ok210_adc_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
DPRINTK("adc closedn");
return 0;
}
static struct file_operations dev_fops = {
owner: THIS_MODULE,
open: ok210_adc_open,
read: ok210_adc_read,
release: ok210_adc_release,
};
static struct miscdevice misc = {
.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
.name = "adc", //DEVICE_NAME,
.fops = &dev_fops,
};
static int __init dev_init(void)
{
int ret;
base_addr = ioremap(SAMSUNG_PA_ADC, 0x20);
if (base_addr == NULL) {
printk(KERN_ERR "Failed to remap register blockn");
return -ENOMEM;
}
adc_clock = clk_get(NULL, "adc");
if (!adc_clock) {
printk(KERN_ERR "failed to get adc clock sourcen");
return -ENOENT;
}
clk_enable(adc_clock);
/* normal ADC */
ADCTSC = 0;
#if 1
ret = request_irq(IRQ_ADC, adcdone_int_handler, IRQF_SHARED, DEVICE_NAME, &adcdev);
if (ret) {
printk("request IRQ %d failed for adc, %dn", IRQ_ADC, ret);
iounmap(base_addr);
return ret;
}
#endif
ret = misc_register(&misc);
printk (DEVICE_NAME"tinitializedn");
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);
}
module_init(dev_init);
module_exit(dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("gjianw217@163.com");
MODULE_DESCRIPTION("ADC driver");