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。

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：

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？

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？

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

/* 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：

/*************************************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：

/*************************************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：

[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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