linux 混杂设备驱动之adc驱动

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] view
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1. struct miscdevice  {
2. int minor;              //次设备号，如果设置为MISC_DYNAMIC_MINOR则系统自动分配
3. const char *name;       //设备名
4. const struct file_operations *fops;     //操作函数
5. struct list_head list;
6. struct device *parent;
7. struct device *this_device;
8. };

dev_init入口函数分析：

[cpp] view
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1. static int __init dev_init(void)
2. {
3. int ret;
4. base_addr=ioremap(S3C2410_PA_ADC,0x20);
5. if (base_addr == NULL)
6. {
7. printk(KERN_ERR "failed to remap register block\n");
8. return -ENOMEM;
9. }
10. adc_clock = clk_get(NULL, "adc");
11. if (!adc_clock)
12. {
13. printk(KERN_ERR "failed to get adc clock source\n");
14. return -ENOENT;
15. }
16. clk_enable(adc_clock);
17. ADCTSC = 0;
18. ret = request_irq(IRQ_ADC, adcdone_int_handler, IRQF_SHARED, DEVICE_NAME, &adcdev);
19. if (ret)
20. {
21. iounmap(base_addr);
22. return ret;
23. }
24. ret = misc_register(&misc);
25. printk (DEVICE_NAME" initialized\n");
26. return ret;
27. }

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] view
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1. static int tq2440_adc_open(struct inode *inode, struct file *filp)
2. {
3. /* 初始化等待队列头 */
4. init_waitqueue_head(&(adcdev.wait));
5. /* 开发板上ADC的通道2连接着一个电位器 */
6. adcdev.channel=2;   //设置ADC的通道
7. adcdev.prescale=0xff;
8. DPRINTK( "ADC opened\n");
9. return 0;
10. }

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？

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1. static ssize_t tq2440_adc_read(struct file *filp, char *buffer, size_t count, loff_t *ppos)
2. {
3. char str[20];
4. int value;
5. size_t len;
6. /* 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
7. * 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
8. */
9. if (down_trylock(&ADC_LOCK) == 0)
10. {
11. /* 表示A/D转换器资源可用 */
12. ADC_enable = 1;
13. /* 使能预分频，选择ADC通道，最后启动ADC转换*/
14. START_ADC_AIN(adcdev.channel, adcdev.prescale);
15. /* 等待事件，当ev_adc = 0时，进程被阻塞，直到ev_adc>0 */
16. wait_event_interruptible(adcdev.wait, ev_adc);
17. ev_adc = 0;
18. DPRINTK("AIN[%d] = 0x%04x, %d\n", adcdev.channel, adc_data, ((ADCCON & 0x80) ? 1:0));
19. /* 将在ADC中断处理函数读取的ADC转换结果赋值给value */
20. value = adc_data;
21. sprintf(str,"%5d", adc_data);
22. copy_to_user(buffer, (char *)&adc_data, sizeof(adc_data));
23. ADC_enable = 0;
24. up(&ADC_LOCK);
25. }
26. else
27. {
28. /* 如果A/D转换器资源不可用，将value赋值为-1 */
29. value = -1;
30. }
31. /* 将ADC转换结果输出到str数组里，以便传给应用空间 */
32. len = sprintf(str, "%d\n", value);
33. if (count >= len)
34. {
35. /* 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 */
36. int r = copy_to_user(buffer, str, len);
37. return r ? r : len;
38. }
39. else
40. {
41. return -EINVAL;
42. }
43. }

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] view
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1. /* ADC中断处理函数 */
2. static irqreturn_t adcdone_int_handler(int irq, void *dev_id)
3. {
4. /* A/D转换器资源可用 */
5. if (ADC_enable)
6. {
7. /* 读ADC转换结果数据 */
8. adc_data = ADCDAT0 & 0x3ff;
9. /* 唤醒标志位，作为wait_event_interruptible的唤醒条件 */
10. ev_adc = 1;
11. wake_up_interruptible(&adcdev.wait);
12. }
13. return IRQ_HANDLED;
14. }

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] view
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1. /*************************************
2. NAME:EmbedSky_adc.c
3. COPYRIGHT:www.embedsky.net
4. *************************************/
5. #include <linux/errno.h>
6. #include <linux/kernel.h>
7. #include <linux/module.h>
8. #include <linux/slab.h>
9. #include <linux/input.h>
10. #include <linux/init.h>
11. #include <linux/serio.h>
12. #include <linux/delay.h>
13. #include <linux/clk.h>
14. #include <asm/io.h>
15. #include <asm/irq.h>
16. #include <asm/uaccess.h>
17. #include <mach/regs-clock.h>
18. #include <plat/regs-timer.h>
19. #include <plat/regs-adc.h>
20. #include <mach/regs-gpio.h>
21. #include <linux/cdev.h>
22. #include <linux/miscdevice.h>
23. #include "tq2440_adc.h"
24. #undef DEBUG
25. //#define DEBUG
26. #ifdef DEBUG
27. #define DPRINTK(x...) {printk(KERN_DEBUG "EmbedSky_adc: " x);}
28. #else
29. #define DPRINTK(x...) (void)(0)
30. #endif
31. #define DEVICE_NAME "adc"       /* 设备节点: /dev/adc */
32. static void __iomem *base_addr;
33. typedef struct
34. {
35. wait_queue_head_t wait;     /* 定义等待队列头 */
36. int channel;
37. int prescale;
38. }ADC_DEV;
39. DECLARE_MUTEX(ADC_LOCK);    /* 定义并初始化信号量,并初始化为1 */
40. static int ADC_enable = 0;          /* A/D转换器资是否可用标志位 */
41. static ADC_DEV adcdev;              /* 用于表示ADC设备 */
42. static volatile int ev_adc = 0;     /* 作为wait_event_interruptible的唤醒条件 */
43. static int adc_data;
44. static struct clk   *adc_clock;
45. #define ADCCON      (*(volatile unsigned long *)(base_addr + S3C2410_ADCCON))   //ADC control
46. #define ADCTSC      (*(volatile unsigned long *)(base_addr + S3C2410_ADCTSC))   //ADC touch screen control
47. #define ADCDLY      (*(volatile unsigned long *)(base_addr + S3C2410_ADCDLY))   //ADC start or Interval Delay
48. #define ADCDAT0     (*(volatile unsigned long *)(base_addr + S3C2410_ADCDAT0))  //ADC conversion data 0
49. #define ADCDAT1     (*(volatile unsigned long *)(base_addr + S3C2410_ADCDAT1))  //ADC conversion data 1
50. #define ADCUPDN     (*(volatile unsigned long *)(base_addr + 0x14))         //Stylus Up/Down interrupt status
51. #define PRESCALE_DIS    (0 << 14)
52. #define PRESCALE_EN     (1 << 14)
53. #define PRSCVL(x)       ((x) << 6)
54. #define ADC_INPUT(x)    ((x) << 3)
55. #define ADC_START       (1 << 0)
56. #define ADC_ENDCVT      (1 << 15)
57. /* 使能预分频，选择ADC通道，最后启动ADC转换*/
58. #define START_ADC_AIN(ch, prescale) \
59. do{     ADCCON = PRESCALE_EN | PRSCVL(prescale) | ADC_INPUT((ch)) ; \
60. ADCCON |= ADC_START; \
61. }while(0)
62. /* ADC中断处理函数 */
63. static irqreturn_t adcdone_int_handler(int irq, void *dev_id)
64. {
65. /* A/D转换器资源可用 */
66. if (ADC_enable)
67. {
68. /* 读ADC转换结果数据 */
69. adc_data = ADCDAT0 & 0x3ff;
70. /* 唤醒标志位，作为wait_event_interruptible的唤醒条件 */
71. ev_adc = 1;
72. wake_up_interruptible(&adcdev.wait);
73. }
74. return IRQ_HANDLED;
75. }
76. static ssize_t tq2440_adc_read(struct file *filp, char *buffer, size_t count, loff_t *ppos)
77. {
78. char str[20];
79. int value;
80. size_t len;
81. /* 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
82. * 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
83. */
84. if (down_trylock(&ADC_LOCK) == 0)
85. {
86. /* 表示A/D转换器资源可用 */
87. ADC_enable = 1;
88. /* 使能预分频，选择ADC通道，最后启动ADC转换*/
89. START_ADC_AIN(adcdev.channel, adcdev.prescale);
90. /* 等待事件，当ev_adc = 0时，进程被阻塞，直到ev_adc>0 */
91. wait_event_interruptible(adcdev.wait, ev_adc);
92. ev_adc = 0;
93. DPRINTK("AIN[%d] = 0x%04x, %d\n", adcdev.channel, adc_data, ((ADCCON & 0x80) ? 1:0));
94. /* 将在ADC中断处理函数读取的ADC转换结果赋值给value */
95. value = adc_data;
96. sprintf(str,"%5d", adc_data);
97. copy_to_user(buffer, (char *)&adc_data, sizeof(adc_data));
98. ADC_enable = 0;
99. up(&ADC_LOCK);
100. }
101. else
102. {
103. /* 如果A/D转换器资源不可用，将value赋值为-1 */
104. value = -1;
105. }
106. /* 将ADC转换结果输出到str数组里，以便传给应用空间 */
107. len = sprintf(str, "%d\n", value);
108. if (count >= len)
109. {
110. /* 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 */
111. int r = copy_to_user(buffer, str, len);
112. return r ? r : len;
113. }
114. else
115. {
116. return -EINVAL;
117. }
118. }
119. static int tq2440_adc_open(struct inode *inode, struct file *filp)
120. {
121. /* 初始化等待队列头 */
122. init_waitqueue_head(&(adcdev.wait));
123. /* 开发板上ADC的通道2连接着一个电位器 */
124. adcdev.channel=2;   //设置ADC的通道
125. adcdev.prescale=0xff;
126. DPRINTK( "ADC opened\n");
127. return 0;
128. }
129. static int tq2440_adc_release(struct inode *inode, struct file *filp)
130. {
131. DPRINTK( "ADC closed\n");
132. return 0;
133. }
134. static struct file_operations dev_fops = {
135. owner:  THIS_MODULE,
136. open:   tq2440_adc_open,
137. read:   tq2440_adc_read,
138. release:    tq2440_adc_release,
139. };
140. static struct miscdevice misc = {
141. .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
142. .name = DEVICE_NAME,
143. .fops = &dev_fops,
144. };
145. static int __init dev_init(void)
146. {
147. int ret;
148. base_addr=ioremap(S3C2410_PA_ADC,0x20);
149. if (base_addr == NULL)
150. {
151. printk(KERN_ERR "failed to remap register block\n");
152. return -ENOMEM;
153. }
154. adc_clock = clk_get(NULL, "adc");
155. if (!adc_clock)
156. {
157. printk(KERN_ERR "failed to get adc clock source\n");
158. return -ENOENT;
159. }
160. clk_enable(adc_clock);
161. ADCTSC = 0;
162. ret = request_irq(IRQ_ADC, adcdone_int_handler, IRQF_SHARED, DEVICE_NAME, &adcdev);
163. if (ret)
164. {
165. iounmap(base_addr);
166. return ret;
167. }
168. ret = misc_register(&misc);
169. printk (DEVICE_NAME" initialized\n");
170. return ret;
171. }
172. static void __exit dev_exit(void)
173. {
174. free_irq(IRQ_ADC, &adcdev);
175. iounmap(base_addr);
176. if (adc_clock)
177. {
178. clk_disable(adc_clock);
179. clk_put(adc_clock);
180. adc_clock = NULL;
181. }
182. misc_deregister(&misc);
183. }
184. EXPORT_SYMBOL(ADC_LOCK);
185. module_init(dev_init);
186. module_exit(dev_exit);
187. MODULE_LICENSE("GPL");
188. MODULE_AUTHOR("www.embedsky.net");
189. MODULE_DESCRIPTION("ADC Drivers for EmbedSky SKY2440/TQ2440 Board and support touch");

ADC应用测试参考源码：

[cpp] view
plain?

1. /*************************************
2. NAME:EmbedSky_adc.c
3. COPYRIGHT:www.embedsky.net
4. *************************************/
5. #include <stdio.h>
6. #include <unistd.h>
7. #include <stdlib.h>
8. #include <sys/types.h>
9. #include <sys/stat.h>
10. #include <sys/ioctl.h>
11. #include <fcntl.h>
12. #include <linux/fs.h>
13. #include <errno.h>
14. #include <string.h>
15. int main(void)
16. {
17. int fd ;
18. char temp = 1;
19. fd = open("/dev/adc", 0);
20. if (fd < 0)
21. {
22. perror("open ADC device !");
23. exit(1);
24. }
25. for( ; ; )
26. {
27. char buffer[30];
28. int len ;
29. len = read(fd, buffer, sizeof buffer -1);
30. if (len > 0)
31. {
32. buffer[len] = '\0';
33. int value;
34. sscanf(buffer, "%d", &value);
35. printf("ADC Value: %d\n", value);
36. }
37. else
38. {
39. perror("read ADC device !");
40. exit(1);
41. }
42. sleep(1);
43. }
44. adcstop:
45. close(fd);
46. }

测试结果：

[cpp] view
plain?

1. [WJ2440]# ./adc_test
2. ADC Value: 693
3. ADC Value: 695
4. ADC Value: 694
5. ADC Value: 695
6. ADC Value: 702
7. ADC Value: 740
8. ADC Value: 768
9. ADC Value: 775
10. ADC Value: 820
11. ADC Value: 844
12. ADC Value: 887
13. ADC Value: 937
14. ADC Value: 978
15. ADC Value: 1000
16. ADC Value: 1023
17. ADC Value: 1023
18. ADC Value: 1023