Linux2.6.32.2内核在mini2440上的移植（七）添加ADC驱动

Linux-2.6.32.2内核在mini2440上的移植(七)---添加ADC驱动  

【2】在内核中添加ADC 驱动

Linux-2.6.32.2 内核并没有提供支持S3C2440 的ADC 驱动程序，由于《移植开发实战指南》中ADC部分代码在实际测试中始终输出-1，而无法通过测试，于是结合博主黄刚嵌入式Linux之我行——S3C2440上ADC驱动实例开发讲解的ADC驱动程序作了下修改，经过修改后有一个好处是方便地通过s3c24xx-adc.h文件中提供的宏修改通道获取采样数据，该头文件的代码也在drivers/char目录下内容为：

#ifndef _S3C2410_ADC_H_
#define _S3C2410_ADC_H_

#define ADC_WRITE(ch, prescale) ((ch)<<16|(prescale))
#define ADC_WRITE_GETCH(data) (((data)>>16)&0x7)
#define ADC_WRITE_GETPRE(data) ((data)&0xff)

#endif /* _S3C2410_ADC_H_ */

驱动程序的文件名为：mini2440_adc.c位于drivers/char 目录下。由上述内容可知，ADC 驱动和触摸屏驱动若想共存，就必须解决共享“A/D 转换器”资源这个问题，因此在ADC 驱动程序中声明了一个全局的“ADC_LOCK”信号量，ADC 驱动程序的内容和注解如下：

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

//;自己定义的头文件，因原生内核并没有包含
#include "s3c24xx-adc.h"

#undef DEBUG
//#define DEBUG
#ifdef DEBUG
#define DPRINTK(x...) {printk(__FUNCTION__"(%d): ",__LINE__);printk(##x);}
#else
#define DPRINTK(x...) (void)(0)
#endif

//;定义ADC 转换设备名称，将出现在/dev/adc
#define DEVICE_NAME "adc"

static void __iomem *adc_base;/*定义了一个用来保存经过虚拟映射后的内存地址*/

//;定义ADC 设备结构
typedef struct {
 wait_queue_head_t wait;
 int channel;
 int prescale;
}ADC_DEV;
static ADC_DEV adcdev;

//;声明全局信号量，以便和触摸屏驱动程序共享A/D 转换器
DECLARE_MUTEX(ADC_LOCK);

//;ADC驱动是否拥有A/D 转换器资源的状态变量
//static volatile int OwnADC = 0;

/*用于标识AD转换后的数据是否可以读取，0表示不可读取*/
static volatile int ev_adc = 0;

/*用于保存读取的AD转换后的值，该值在ADC中断中读取*/
static int adc_data;

/*保存从平台时钟队列中获取ADC的时钟*/
static struct clk *adc_clk;

//;定义ADC 相关的寄存器
#define ADCCON (*(volatile unsigned long *)(adc_base + S3C2410_ADCCON)) //ADC control
#define ADCTSC (*(volatile unsigned long *)(adc_base + S3C2410_ADCTSC)) //ADC touch screen control
#define ADCDLY (*(volatile unsigned long *)(adc_base + S3C2410_ADCDLY)) //ADC start or IntervalDelay
#define ADCDAT0 (*(volatile unsigned long *)(adc_base + S3C2410_ADCDAT0)) //ADC conversion data 0
#define ADCDAT1 (*(volatile unsigned long *)(adc_base + S3C2410_ADCDAT1)) //ADC conversion data 1
#define ADCUPDN (*(volatile unsigned long *)(adc_base + 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)

//;定义“开启AD 输入”宏，因为比较简单，故没有做成函数

//#define START_ADC_AIN(ch, prescale)
#define start_adc(ch, prescale) \
do{ \
 ADCCON = PRESCALE_EN | PRSCVL(prescale) | ADC_INPUT((ch)) ; \
 ADCCON |= ADC_START; \
}while(0)
/*设置ADC控制寄存器，开启AD转换*/
/*static void start_adc(int ch,int prescale)
{
    unsigned int tmp;

    tmp = PRESCALE_EN | PRSCVL(prescale) | ADC_INPUT(ch);//(1 << 14)|(255 << 6)|(0 << 3);// 0 1 00000011 000 0 0 0
 //此处writl()的原型是void writel(u32 b, volatile void __iomem *addr),addr是经过地址重映射后的地址
    writel(tmp, ADCCON); //AD预分频器使能、模拟输入通道设为AIN0

    tmp = readl(ADCCON);
    tmp = tmp | ADC_START; //(1 << 0);   // 0 1 00000011 000 0 0 1
    writel(tmp, ADCCON);   //AD转换开始
}
问题：此函数被调用时为什么地址映射错误？答案应该需要使用专用的函数iowrite32操作。
*/

//;ADC 中断处理函数
static irqreturn_t adc_irq(int irq, void *dev_id)
{
 //;如果ADC 驱动拥有“A/D 转换器”资源，则从ADC 寄存器读取转换结果
 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 = ADCDAT0 & 0x3ff;

  /*将可读标识为1，并唤醒等待队列*/
  ev_adc = 1;
  wake_up_interruptible(&adcdev.wait);
 }
 return IRQ_HANDLED;
}

//;ADC 读函数，一般对应于用户层/应用层的设备读函数(read)
static ssize_t adc_read(struct file *filp, char *buffer, size_t count, 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(adcdev.channel, adcdev.prescale);

              /*使等待队列进入睡眠*/
         wait_event_interruptible(adcdev.wait, 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);

   return sizeof(adc_data);
 
}

//;打开ADC设备的函数，一般对应于用户态程序的open
static int adc_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
 int ret; 
 /* normal ADC */
 ADCTSC = 0;
 //;初始化中断队列
 init_waitqueue_head(&(adcdev.wait));
 adcdev.channel=0;//;缺省通道为“0”
 adcdev.prescale=0xff;
 /* 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，这里传入的是ADC_DEV类型的变量*/
 ret = request_irq(IRQ_ADC, adc_irq, IRQF_SHARED, DEVICE_NAME, &adcdev);
 if (ret)
     {
           /*错误处理*/
        printk(KERN_ERR "IRQ%d error %d\n", IRQ_ADC, ret);
        return -EINVAL;
     }

 DPRINTK( "adc opened\n");
   return 0;

}
static int adc_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
 DPRINTK( "adc closed\n");
 return 0;
}
static struct file_operations dev_fops = {
 owner: THIS_MODULE,
 open: adc_open,
 read: adc_read,
 release: adc_release,
};
static struct miscdevice adc_miscdev = {
 .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
 .name = DEVICE_NAME,
 .fops = &dev_fops,
};
static int __init dev_init(void)
{
 int ret;
 /*  1,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) {
  printk(KERN_ERR "failed to get 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);

 /*  2,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) {
  printk(KERN_ERR "Failed to remap register block\n");
  ret = -EINVAL;
      goto err_noclk;
 }

 /*   3,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);
      goto err_nomap;
     }
 
   printk(DEVICE_NAME "\tinitialized!\n");
 
 return 0;
 
//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);

   return ret;

}

static void __exit dev_exit(void)
{
 
 free_irq(IRQ_ADC, &adcdev); //;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);
}
//;导出信号量“ADC_LOCK”，以便触摸屏驱动使用
EXPORT_SYMBOL(ADC_LOCK);
module_init(dev_init);
module_exit(dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("singleboy");
MODULE_DESCRIPTION("Mini2440 ADC Driver");

说明：杂项设备（misc device）
杂项设备也是在嵌入式系统中用得比较多的一种设备驱动。在 Linux 内核的include/linux 目录下有Miscdevice.h 文件，要把自己定义的misc device 从设备定义在这里。其实是因为这些字符设备不符合预先确定的字符设备范畴，所有这些设备采用主编号10，一起归于misc device，其实misc_register 就是用主标号10 调用register_chrdev()的。也就是说，misc设备其实也就是特殊的字符设备。

然后打开drivers/char/Makefile 文件，在大概24 行加入ADC 驱动程序目标模块

obj-$(CONFIG_EP93XX_PWM) += ep93xx_pwm.o
obj-$(CONFIG_C2PORT)  += c2port/
obj-$(CONFIG_MINI2440_ADC) += mini2440_adc.o
obj-y    += eeprom/
obj-y    += cb710/

再打开drivers/char/Kconfig 文件，定位到16行附近，加入ADC 驱动配置选项：

menuconfig MISC_DEVICES
 bool "Misc devices"
 default y
 ---help---
   Say Y here to get to see options for device drivers from various
   different categories. This option alone does not add any kernel code.

   If you say N, all options in this submenu will be skipped and disabled.

if MISC_DEVICES

config MINI2440_ADC
 bool "ADC driver for FriendlyARM Mini2440 development boards"
 depends on MACH_MINI2440
 default y if MACH_MINI2440
 help
  this is ADC driver for FriendlyARM Mini2440 development boards
  Notes: the touch-screen-driver required this option

config ATMEL_PWM
 tristate "Atmel AT32/AT91 PWM support"
 depends on AVR32 || ARCH_AT91SAM9263 || ARCH_AT91SAM9RL || ARCH_AT91CAP9
 help
   This option enables device driver support for the PWM channels
   on certain Atmel processors.  Pulse Width Modulation is used for
   purposes including software controlled power-efficient backlights
   on LCD displays, motor control, and waveform generation.

这样，我们就在内核中添加了ADC 驱动。

【3】确认配置选项

现在内核源代码目录的命令行执行：make menuconfig，依次选择如下子菜单项，找到刚刚添加的ADC 驱动配置选项：
Device Drivers --->
      [*] Misc devices  --->  

如图所示，按空格键选中 ADC 配置选项

 

然后退出保存所选配置， 在命令行执行： make zImage ， 将会生成arch/arm/boot/zImage，

brd: module loaded
adc     initialized!
S3C24XX NAND Driver, (c) 2004 Simtec Electronics

... ...

说明ADC设备加载成功。

 “adc-test” 测试程序已经集成到我们的文件系统中， 因此在开发板的命令行终端输入：adc-test，旋转开发板上的 W1可调电阻，可以看到 ADC 转换的结果也在变动，按下触摸屏时，会输出“-1” ，这和我们在驱动程序中设置的结果是一样的，如图：