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[文章]OpenHarmony：全流程讲解如何编写ADC平台驱动以及应用程序

老渔翁
2023-09-04 16:34:23
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OpenHarmony
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1、案例简介
该程序是基于OpenHarmony标准系统编写的基础外设类：ADC驱动。
目前该案例已在凌蒙派-RK3568开发板跑通。详细资料请参考官网：https://gitee.com/Lockzhiner-Electronics/lockzhiner-rk3568-openharmony/tree/master/samples/b04_platform_device_adc
详细资料请参考OpenHarmony官网：

  • ADC平台驱动开发

  • ADC应用程序开发

2、基础知识
2.1、ADC简介
ADC（Analog to Digital Converter），即模拟-数字转换器，可将模拟信号转换成对应的数字信号，便于存储与计算等操作。除电源线和地线之外，ADC只需要1根线与被测量的设备进行连接。
2.2、ADC平台驱动
在HDF框架中，同类型设备对象较多时（可能同时存在十几个同类型配置器），若采用独立服务模式，则需要配置更多的设备节点，且相关服务会占据更多的内存资源。相反，采用统一服务模式可以使用一个设备服务作为管理器，统一处理所有同类型对象的外部访问（这会在配置文件中有所体现），实现便捷管理和节约资源的目的。ADC模块即采用统一服务模式。如下图所示：
统一服务模式结构图.png
ADC模块各分层的作用为：

  • 接口层：提供打开设备，写入数据，关闭设备的能力。

  • 核心层：主要负责服务绑定、初始化以及释放管理器，并提供添加、删除以及获取控制器的能力。

  • 适配层：由驱动适配者实现与硬件相关的具体功能，如控制器的初始化等。

在统一模式下，所有的控制器都被核心层统一管理，并由核心层统一发布一个服务供接口层，因此这种模式下驱动无需再为每个控制器发布服务。
详细资料请参考官网地址：ADC平台驱动
2.3、ADC应用程序
ADC模块提供的主要接口如表1所示，具体API详见//drivers/hdf_core/framework/include/platform/adc_if.h。
ADC驱动API接口功能介绍如下所示：
1.png
使用ADC设备的一般流程如下所示：
ADC使用流程图.png
详细资料请参考官网地址：ADC应用程序
3、程序解析
3.1、准备工作
查看《凌蒙派-RK3568开发板排针说明表》（即Git仓库的//docs/board/凌蒙派-RK3568开发板排针说明表v1.0.xlsx），选中ADC5（即ADC5）。
3.2、配置文件
3.2.1、device_info.hcs
创建config/device_info.hcs，用于驱动设备描述，具体内容如下：
  1. #include "adc_config.hcs"
  3. root {
  4.     device_info {
  5.         platform :: host {
  6.             device_adc :: device {
  7.                 device0 :: deviceNode {                         // ADC控制器信息描述
  8.                     policy = 2;                                 // 对外发布服务，必须为2，用于定义ADC管理器的服务
  9.                     priority = 50;
  10.                     permission = 0644;
  11.                     moduleName = "HDF_PLATFORM_ADC_MANAGER";    // 这与drivers/hdf_core/framework/support/platform/src/adc/adc_core.c的g_adcManagerEntry.moduleName对应，它主要负责ADC的管理
  12.                     serviceName = "HDF_PLATFORM_ADC_MANAGER";
  13.                 }
  14.                 device1 :: deviceNode {
  15.                     policy = 0;                                 // 等于0，不需要发布服务
  16.                     priority = 55;                              // 驱动驱动优先级
  17.                     permission = 0644;                          // 驱动创建设备节点权限
  18.                     moduleName = "linux_adc_adapter";           // 用于指定驱动名称，必须是linux_adc_adapter
  19.                     deviceMatchAttr = "linux_adc_adapter";      // 用于配置控制器私有数据，必须与adc_config.hcs中对应控制器保持一致
  20.                 }
  21.             }
  22.         }
  23.     }
  24. }
复制代码
注意：
device0：ADC控制器，为了引入HDF_PLATFORM_ADC_MANAGER驱动，必须要。
device1：ADC实际操作接口。
moduleName：该驱动名称，必须是linux_adc_adapter，//drivers/hdf_core/adapter/khdf/linux/platform/adc/adc_iio_adapter.c已编写好。
deviceMatchAttr：关键字必须与config.hcs的match_attr匹配。
3.2.2、adc_config.hcs
创建config/adc_config.hcs，用于定义私有变量，具体内容如下：
  1. root {
  2.     platform {
  3.         adc_config {
  4.             match_attr = "linux_adc_adapter";       // 与device_info.hcs的deviceMatchAttr的值一致
  5.             template adc_device {                   // 必须与//drivers/hdf_core/adapter/khdf/linux/platform/adc/adc_iio_adapter.c的配置树定义保持一致
  6.                 deviceNum = 0;                      // 设备号标识
  7.                 channelNum = 8;                     // ADC通道数量
  8.                 driver_channel0_name = "";          // 通道0在linux文件系统路径
  9.                 driver_channel1_name = "";          // 通道1在linux文件系统路径
  10.                 driver_channel2_name = "";          // 通道2在linux文件系统路径
  11.                 driver_channel3_name = "";          // 通道3在linux文件系统路径
  12.                 driver_channel4_name = "";          // 通道4在linux文件系统路径
  13.                 driver_channel5_name = "";          // 通道5在linux文件系统路径
  14.                 driver_channel6_name = "";          // 通道6在linux文件系统路径
  15.                 driver_channel7_name = "";          // 通道7在linux文件系统路径
  16.                 scanMode = 0;                       // 扫描模式（必要，但无意义）
  17.                 rate = 1000;                        // 转换速率（必要，但无意义）
  18.             }
  19.             device_0 :: adc_device {
  20.                 deviceNum = 0;
  21.                 channelNum = 8;
  22.                 driver_channel0_name = "/sys/bus/iio/devices/iio:device0/in_voltage0_raw";
  23.                 driver_channel1_name = "/sys/bus/iio/devices/iio:device0/in_voltage1_raw";
  24.                 driver_channel2_name = "/sys/bus/iio/devices/iio:device0/in_voltage2_raw";
  25.                 driver_channel3_name = "/sys/bus/iio/devices/iio:device0/in_voltage3_raw";
  26.                 driver_channel4_name = "/sys/bus/iio/devices/iio:device0/in_voltage4_raw";
  27.                 driver_channel5_name = "/sys/bus/iio/devices/iio:device0/in_voltage5_raw";
  28.                 driver_channel6_name = "/sys/bus/iio/devices/iio:device0/in_voltage6_raw";
  29.                 driver_channel7_name = "/sys/bus/iio/devices/iio:device0/in_voltage7_raw";
  30.             }
  31.         }
  32.     }
  33. }
复制代码
ADC实际驱动是//drivers/hdf_core/adapter/khdf/linux/platform/adc/adc_iio_adapter.c，template adc_device定义的各项关键变量是由adc_iio_adapter.c决定，不可修改。
adc_iio_adapter.c实际是对Linux IIO子系统进行操作来控制ADC。
注意：

  • channelNum：表示通道数量

  • driver_channelX_name：必须是从0开始

3.2.3、参与配置树编译
编辑//vendor/lockzhiner/rk3568/hdf_config/khdf/hdf.hcs，将device_info.hcs添加配置树中。具体内容如下所示：
  1. #include "../../samples/b04_platform_device_adc/config/device_info.hcs"
复制代码
3.3、HDF驱动
ADC平台驱动是//drivers/hdf_core/adapter/khdf/linux/platform/adc/adc_iio_adapter.c，用户不必编写HDF驱动。
3.4、参与Linux内核编译
编辑//kernel/linux/config/linux-5.10/arch/arm64/configs/rk3568_standard_defconfig，启用CONFIG_DRIVERS_HDF_PLATFORM_ADC，具体内容如下：
  1. CONFIG_DRIVERS_HDF_PLATFORM_ADC=y
复制代码
3.5、应用程序
3.5.1、adc_test.c
添加平台驱动ADC的头文件，具体内容如下：
  1. #include "adc_if.h"                 // ADC标准接口头文件
复制代码
程序可通过，具体内容如下：
  1. int main(int argc, char* argv[])
  2. {
  3.     DevHandle handle = NULL;
  4.     int32_t ret;
  5.     uint32_t value;
  7.     // 解析参数
  8.     parse_opt(argc, argv);
  9.     printf("adc_device: %d\n", m_adc_device);
  10.     printf("adc_channel: %d\n", m_adc_channel);
  12.     // 打开ADC设备
  13.     handle = AdcOpen(m_adc_device);
  14.     if (handle == NULL) {
  15.         PRINT_ERROR("AdcOpen failed\n");
  16.         return -1;
  17.     }
  19.     // 进行AD转换并读取转换结果
  20.     ret = AdcRead(handle, m_adc_channel, &value);
  21.     if (ret != 0) {
  22.         PRINT_ERROR("AdcRead failed and ret = %d\n", ret);
  23.         AdcClose(handle);
  24.         return -1;
  25.     }
  27.     printf("Adc Device(%d), Channel(%d) read successful and value = %d\n", m_adc_device, m_adc_channel, value);
  29.     // 关闭ADC设备
  30.     AdcClose(handle);
  32.     return 0;
  33. }
复制代码
3.5.2、BUILD.gn
  1. import("//build/ohos.gni")
  2. import("//drivers/hdf_core/adapter/uhdf2/uhdf.gni")
  4. print("samples: compile rk3568_adc_test")
  5. ohos_executable("rk3568_adc_test") {
  6.   sources = [ "adc_test.c" ]
  7.   include_dirs = [
  8.     "$hdf_framework_path/include",
  9.     "$hdf_framework_path/include/core",
  10.     "$hdf_framework_path/include/osal",
  11.     "$hdf_framework_path/include/platform",
  12.     "$hdf_framework_path/include/utils",
  13.     "$hdf_uhdf_path/osal/include",
  14.     "$hdf_uhdf_path/ipc/include",
  15.     "//base/hiviewdfx/hilog/interfaces/native/kits/include",
  16.     "//third_party/bounds_checking_function/include",
  17.   ]
  19.   deps = [
  20.     "$hdf_uhdf_path/platform:libhdf_platform",
  21.     "$hdf_uhdf_path/utils:libhdf_utils",
  22.     "//base/hiviewdfx/hilog/interfaces/native/innerkits:libhilog",
  23.   ]
  25.   cflags = [
  26.     "-Wall",
  27.     "-Wextra",
  28.     "-Werror",
  29.     "-Wno-format",
  30.     "-Wno-format-extra-args",
  31.   ]
  33.   subsystem_name = "applications"
  34.   part_name = "product_rk3568"
  35.   install_enable = true
  36. }
复制代码
3.5.3、参与应用程序编译
编辑//vendor/lockzhiner/rk3568/samples/BUILD.gn，开启编译选项。具体如下：
  1. "b04_platform_device_adc/app:rk3568_adc_test",
复制代码
4、程序编译
建议使用docker编译方法，运行如下：
  1. hb set -root .
  2. hb set
  3. # 选择lockzhiner下的rk3568编译分支。
  4. hb build -f
复制代码
5、运行结果
该程序运行结果如下所示：
  1. # rk3568_adc_test -d 0 -c 5
  2. ../../vendor/lockzhiner/rk3568/samples/b21_platform_device_adc/app/adc_test.c, main, 103, info: adc_device: 0
  3. ../../vendor/lockzhiner/rk3568/samples/b21_platform_device_adc/app/adc_test.c, main, 104, info: adc_channel: 5
  4. Adc Device(0), Channel(5) read successful and value = 955
  5. #
复制代码
可以将ADC引脚通过引线接入排针线中的GNU或3V3中，可以查看ADC的变化。





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