一、硬件原理分析

S3C2440内部ADC结构图

我们从上面的结构图和数据手册可以知道，该ADC模块总共有8个通道可以进行模拟信号的输入，分别是AIN0、AIN1、AIN2、AIN3、YM、YP、XM、XP。那么ADC是怎么实现模拟信号到数字信号的转换呢？首先模拟信号从任一通道输入，然后设定寄存器中预分频器的值来确定AD转换器频率，最后ADC将模拟信号转换为数字信号保存到ADC数据寄存器0中(ADCDAT0)，然后ADCDAT0中的数据可以通过中断或查询的方式来访问。对于ADC的各寄存器的操作和注意事项请参阅数据手册。

上图是mini2440上的ADC应用实例，开发板通过一个10K的电位器(可变电阻)来产生电压模拟信号，然后通过第一个通道(即：AIN0)将模拟信号输入ADC。左图中的Aref表示AD的参考电压是3.3V。

三、实现步骤

ADC设备在Linux中可以看做是简单的字符设备，也可以当做是一混杂设备(misc设备)，这里我们就看做是misc设备来实现ADC的驱动。注意：这里我们获取AD转换后的数据将采用中断的方式，即当AD转换完成后产生AD中断，在中断服务程序中来读取ADCDAT0的第0-9位的值(即AD转换后的值)。

1、建立驱动程序文件my2440_adc.c，实现驱动的初始化和退出，代码如下：

#include<linux/errno.h>

#include<linux/kernel.h>

#include<linux/module.h>

#include<linux/init.h>

#include<linux/input.h>

#include<linux/serio.h>

#include<linux/clk.h>

#include<linux/miscdevice.h>

#include<asm/io.h>

#include<asm/irq.h>

#include<asm/uaccess.h>

/*定义了一个用来保存经过虚拟映射后的内存地址*/

staticvoid__iomem*adc_base;

/*保存从平台时钟队列中获取ADC的时钟*/

staticstructclk*adc_clk;

/*引用外部一个锁，这个锁已经在mini2440加载的驱动里面，所以只能引用，不能重新定义，对ADC资源进行互斥访问*/

//DECLARE_MUTEX(ADC_LOCK);

extern struct semaphore ADC_LOCK;

staticint__init adc_init(void)

{

intret;

/*从平台时钟队列中获取ADC的时钟，这里为什么要取得这个时钟，因为ADC的转换频率跟时钟有关。系统的一些时钟定义在arch/arm/plat-s3c24xx/s3c2410-clock.c中*/

adc_clk=clk_get(NULL,"adc");

if(!adc_clk)

{

/*错误处理*/

printk(KERN_ERR"failed to find adc clock source\n");

return-ENOENT;

}

/*时钟获取后要使能后才可以使用，clk_enable定义在arch/arm/plat-s3c/clock.c中*/

clk_enable(adc_clk);

/*将ADC的IO端口占用的这段IO空间映射到内存的虚拟地址，ioremap定义在io.h中。注意：IO空间要映射后才能使用，以后对虚拟地址的操作就是对IO空间的操作,

S3C2410_PA_ADC是ADC控制器的基地址，定义在mach-s3c2410/include/mach/map.h中，0x20是虚拟地址长度大小*/

adc_base=ioremap(S3C2410_PA_ADC,0x20);

if(adc_base==NULL)

{

/*错误处理*/

printk(KERN_ERR"Failed to remap register block\n");

ret=-EINVAL;

gotoerr_noclk;

}

/*把看ADC注册成为misc设备，misc_register定义在miscdevice.h中

adc_miscdev结构体定义及内部接口函数在第②步中讲,MISC_DYNAMIC_MINOR是次设备号，定义在miscdevice.h中*/

ret=misc_register(&adc_miscdev);

if(ret)

{

/*错误处理*/

printk(KERN_ERR"cannot register miscdev on minor=%d (%d)\n",MISC_DYNAMIC_MINOR,ret);

gotoerr_nomap;

}

printk(DEVICE_NAME" initialized!\n");

return0;

//以下是上面错误处理的跳转点

err_noclk:

clk_disable(adc_clk);

clk_put(adc_clk);

err_nomap:

iounmap(adc_base);

returnret;

}

staticvoid__exit adc_exit(void)

{

free_irq(IRQ_ADC,1);/*释放中断*/

iounmap(adc_base);/*释放虚拟地址映射空间*/

if(adc_clk)/*屏蔽和销毁时钟*/

{

clk_disable(adc_clk);

clk_put(adc_clk);

adc_clk=NULL;

}

misc_deregister(&adc_miscdev);/*注销misc设备*/

}

/*因为信号量ADC_LOCK在内核已经加载的ADC驱动中已经声明了，所以在自己编写的AD中，只要引用它就可以了，ADC_LOCK在触摸屏驱动中使用，因为触摸屏驱动和ADC驱动公用相关的寄存器，为了不产生资源竞态，就用信号量来保证资源的互斥访问*/

//EXPORT_SYMBOL(ADC_LOCK);

module_init(adc_init);

module_exit(adc_exit);

MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

MODULE_AUTHOR("apple");

MODULE_DESCRIPTION("My2440 ADC Driver");

注意，这个一定不能自己再从新声明一个ADC_LOCK，因为这个已经在友善之臂自己的驱动中声明了，我们只要引用他就可以了。

2、adc_miscdev结构体定义及内部各接口函数的实现，代码如下：

#include<plat/regs-adc.h>

/*设备名称*/

#defineDEVICE_NAME"my2440_adc"

/*定义并初始化一个等待队列adc_waitq，对ADC资源进行阻塞访问*/

staticDECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(adc_waitq);

/*用于标识AD转换后的数据是否可以读取，0表示不可读取*/

staticvolatileintev_adc=0;

/*用于保存读取的AD转换后的值，该值在ADC中断中读取*/

staticintadc_data;

/*misc设备结构体实现*/

staticstructmiscdevice adc_miscdev=

{

.minor=MISC_DYNAMIC_MINOR,/*次设备号，定义在miscdevice.h中，为255*/

.name=DEVICE_NAME,/*设备名称*/

.fops=&adc_fops,/*对ADC设备文件操作*/

};

/*字符设备的相关操作实现*/

staticstructfile_operations adc_fops=

{

.owner=THIS_MODULE,

.open=adc_open,

.read=adc_read,

.release=adc_release,

};

/*ADC设备驱动的打开接口函数*/

staticintadc_open(structinode*inode,structfile*file)

{

intret;

/*申请ADC中断服务，这里使用的是共享中断:IRQF_SHARED,为什么要使用共享中断，因为在触摸屏驱动中也使用了这个中断号。中断服务程序为:adc_irq在下面实现，IRQ_ADC是ADC的中断号，这里注意：申请中断函数的最后一个参数一定不能为NULL，否则中断申请会失败，如果中断服务程序中用不到这个参数，就随便给个值就好了，我这里就给个1*/

ret=request_irq(IRQ_ADC,adc_irq,IRQF_SHARED,DEVICE_NAME,1);

if(ret)

{

/*错误处理*/

printk(KERN_ERR"IRQ%d error %d\n",IRQ_ADC,ret);

return-EINVAL;

}

return0;

}

/*ADC中断服务程序，该服务程序主要是从ADC数据寄存器中读取AD转换后的值*/

staticirqreturn_t adc_irq(intirq,void*dev_id)

{

/*保证了应用程序读取一次这里就读取AD转换的值一次，避免应用程序读取一次后发生多次中断多次读取AD转换值*/

if(!ev_adc)

{

/*读取AD转换后的值保存到全局变量adc_data中，S3C2410_ADCDAT0定义在regs-adc.h中，这里为什么要与上一个0x3ff，很简单，因为AD转换后的数据是保存在ADCDAT0的第0-9位，所以与上0x3ff(即：1111111111)后就得到第0-9位的数据，多余的位就都为0*/

adc_data=readl(adc_base+S3C2410_ADCDAT0)&0x3ff;

/*将可读标识为1，并唤醒等待队列*/

ev_adc=1;

wake_up_interruptible(&adc_waitq);

}

returnIRQ_HANDLED;

}

/*ADC设备驱动的读接口函数*/

staticssize_t adc_read(structfile*filp,char*buffer,size_tcount,loff_t*ppos)

{

/*试着获取信号量(即：加锁)*/

if(down_trylock(&ADC_LOCK))

{

return-EBUSY;

}

if(!ev_adc)/*表示还没有AD转换后的数据，不可读取*/

{

if(filp->f_flags&O_NONBLOCK)

{

/*应用程序若采用非阻塞方式读取则返回错误*/

return-EAGAIN;

}

else/*以阻塞方式进行读取*/

{

/*设置ADC控制寄存器，开启AD转换*/

start_adc();

/*使等待队列进入睡眠*/

wait_event_interruptible(adc_waitq,ev_adc);

}

}

/*能到这里就表示已有AD转换后的数据，则标识清0，给下一次读做判断用*/

ev_adc=0;

/*将读取到的AD转换后的值发往到上层应用程序*/

copy_to_user(buffer,(char*)&adc_data,sizeof(adc_data));

/*释放获取的信号量(即：解锁)*/

up(&ADC_LOCK);

returnsizeof(adc_data);

}

/*设置ADC控制寄存器，开启AD转换*/

staticvoidstart_adc(void)

{

unsignedinttmp;

tmp=(1<<14)|(255<<6)|(0<<3);/* 0 1 00000011 000 0 0 0 */

writel(tmp,adc_base+S3C2410_ADCCON);/*AD预分频器使能、模拟输入通道设为AIN0*/

tmp=readl(adc_base+S3C2410_ADCCON);

tmp=tmp|(1<<0);/* 0 1 00000011 000 0 0 1 */

writel(tmp,adc_base+S3C2410_ADCCON);/*AD转换开始*/

}

/*ADC设备驱动的关闭接口函数*/

staticintadc_release(structinode*inode,structfile*filp)

{

return0;

}

注意：在上面实现的每步中，为了让代码逻辑更加有条理和容易理解，就没有考虑代码的顺序，比如函数要先定义后调用。如果要编译此代码，请严格按照C语言的规范来调整代码的顺序。

3、编写用户应用程序测试my2440_adc驱动。建立应用程序adc_test.c，代码如下：

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

#include<errno.h>

intmain(intargc,char**argv)

{

intfd;

//以阻塞方式打开设备文件，非阻塞时flags=O_NONBLOCK

fd=open("/dev/my2440_adc",0);

if(fd<0)

{

printf("Open ADC Device Faild!\n");

exit(1);

}

while(1)

{

intret;

intdata;

ret=read(fd,&data,sizeof(data));//读设备

if(ret!=sizeof(data))

{

if(errno!=EAGAIN)

{

printf("Read ADC Device Faild!\n");

}

continue;

}

else

{

printf("Read ADC value is: %d\n",data);

}

}

close(fd);

return0;

}

4、将驱动程序下载挂载到内核，下载应用程序到开发板上后，运行应用程序，扭动mini2440开发板上的定位器，可以观察到ADC转换值的变化，证明驱动程序工作正常。