四、ADC驱动

ADC是将模拟信号转换为数字信号的转换器，在 Exynos4412 上有一个ADC，其主要的特性如下。
(1)量程为0~1.8V。
(2)精度有 10bit 和 12bit 可选。
(3)采样时钟最高为5MHz，转换速率最高为1MSPS
(4)具有四路模拟输入，同一时刻只有一路进行转换
(5) 转换完成后可以产生中断。

下面是ADC的控制寄存器

下面是延时和数据寄存器

下面是中断清除和通道多路复用寄存器

根据上面的寄存器描述，我们大致可以设计出这个ADC 驱动实现的主要步骤。

(1)初始化 ADC，包括选择精度、设置分频值、设置 ADC 为正常工作模式、设置转换启动方式。
(2)注册ADC中断处理函数。
(3)在上层需要ADC数据时，选择好ADC 通道，启动转换，然后等待一个完成量

(4)转换结束后产生中断，在中断处理函数中获取转换结果值，向 CLRINTADC 寄存器写任意值清除中断，然后唤醒等待完成量的进程。
(5)进程被唤醒，返回转换结果值给上层。
接下来就是要编写ADC的设备树节点，代码如下。

adc@126C0000 {compatible = "fs4412,fsadc";reg = <0x126C0000 32>;interrupt-parent = <&combiner>;interrupts = <10 3>;
};

reg 属性可以查阅芯片手册得到其寄存器地址。在这里比较麻烦的是中断属性的设置。在 Exynos4412中有的中断是直接接入 GIC 中断控制器的，有的中断则是先通过中断组合器(Combiner)将多个中断复合后再接入 GIC 中断控制器的，连接图如图所示。

而ADC中断属于INTG10这一组中断，手册上的描述如图所示

这一组共用一根中断线，中断号如图所示。

查阅Documentation/devicetree/bindings/arm/samsung/interrupt-combiner.txt内核文档可知:对于这种中断的描述，combiner 是其父中断控制器，所以，interrupt-parent 的值为<&combiner>。interrupts 属性的第一个 cell是中断在组合器中的组号，第二个cell是中断在该组中的序号。

在FS4412日标板上有一个电位器的抽头接在了AIN3通道上原理图如图所示
图ADC电路图

接下来就是驱动的实现，主要代码如下

#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>#include <linux/slab.h>
#include <linux/ioctl.h>
#include <linux/uaccess.h>#include <linux/io.h>
#include <linux/ioport.h>
#include <linux/platform_device.h>#include <linux/of.h>
#include <linux/interrupt.h>#include "fsadc.h"#define FSADC_MAJOR	256
#define FSADC_MINOR	6
#define FSADC_DEV_NAME	"fsadc"struct fsadc_dev {unsigned int __iomem *adccon;unsigned int __iomem *adcdat;unsigned int __iomem *clrint;unsigned int __iomem *adcmux;unsigned int adcval;struct completion completion;atomic_t available;unsigned int irq;struct cdev cdev;
};static int fsadc_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{struct fsadc_dev *fsadc = container_of(inode->i_cdev, struct fsadc_dev, cdev);filp->private_data = fsadc;if (atomic_dec_and_test(&fsadc->available))return 0;else {atomic_inc(&fsadc->available);return -EBUSY;}
}static int fsadc_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{struct fsadc_dev *fsadc = filp->private_data;atomic_inc(&fsadc->available);return 0;
}static long fsadc_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{struct fsadc_dev *fsadc = filp->private_data;union chan_val cv;if (_IOC_TYPE(cmd) != FSADC_MAGIC)return -ENOTTY;switch (cmd) {case FSADC_GET_VAL:if (copy_from_user(&cv, (union chan_val __user *)arg, sizeof(union chan_val)))return -EFAULT;if (cv.chan > AIN3)return -ENOTTY;writel(cv.chan, fsadc->adcmux);writel(readl(fsadc->adccon) | 1, fsadc->adccon);if (wait_for_completion_interruptible(&fsadc->completion))return -ERESTARTSYS;cv.val = fsadc->adcval & 0xFFF;if (copy_to_user( (union chan_val __user *)arg, &cv, sizeof(union chan_val)))return -EFAULT;break;default:return -ENOTTY;}return 0;
}static irqreturn_t fsadc_isr(int irq, void *dev_id)
{struct fsadc_dev *fsadc = dev_id;fsadc->adcval = readl(fsadc->adcdat);writel(1, fsadc->clrint);complete(&fsadc->completion);return IRQ_HANDLED;
}static struct file_operations fsadc_ops = {.owner = THIS_MODULE,.open = fsadc_open,.release = fsadc_release,.unlocked_ioctl = fsadc_ioctl,
};static int fsadc_probe(struct platform_device *pdev)
{int ret;dev_t dev;struct fsadc_dev *fsadc;struct resource *res;dev = MKDEV(FSADC_MAJOR, FSADC_MINOR);ret = register_chrdev_region(dev, 1, FSADC_DEV_NAME);if (ret)goto reg_err;fsadc = kzalloc(sizeof(struct fsadc_dev), GFP_KERNEL);if (!fsadc) {ret = -ENOMEM;goto mem_err;}platform_set_drvdata(pdev, fsadc);cdev_init(&fsadc->cdev, &fsadc_ops);fsadc->cdev.owner = THIS_MODULE;ret = cdev_add(&fsadc->cdev, dev, 1);if (ret)goto add_err;res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);if (!res) {ret = -ENOENT;goto res_err;}fsadc->adccon = ioremap(res->start, resource_size(res));if (!fsadc->adccon) {ret = -EBUSY;goto map_err;}fsadc->adcdat = fsadc->adccon + 3;fsadc->clrint = fsadc->adccon + 6;fsadc->adcmux = fsadc->adccon + 7;fsadc->irq = platform_get_irq(pdev, 0);if (fsadc->irq < 0) {ret = fsadc->irq;goto irq_err;}ret = request_irq(fsadc->irq, fsadc_isr, 0, "adc", fsadc);if (ret)goto irq_err;writel((1 << 16) | (1 << 14) | (19 << 6), fsadc->adccon);init_completion(&fsadc->completion);atomic_set(&fsadc->available, 1);return 0;
irq_err:iounmap(fsadc->adccon);
map_err:
res_err:cdev_del(&fsadc->cdev);
add_err:kfree(fsadc);
mem_err:unregister_chrdev_region(dev, 1);
reg_err:return ret;
}static int fsadc_remove(struct platform_device *pdev)
{dev_t dev;struct fsadc_dev *fsadc = platform_get_drvdata(pdev);dev = MKDEV(FSADC_MAJOR, FSADC_MINOR);writel((readl(fsadc->adccon) & ~(1 << 16)) | (1 << 2), fsadc->adccon);free_irq(fsadc->irq, fsadc);iounmap(fsadc->adccon);cdev_del(&fsadc->cdev);kfree(fsadc);unregister_chrdev_region(dev, 1);return 0;
}static const struct of_device_id fsadc_of_matches[] = {{ .compatible = "fs4412,fsadc", },{ /* sentinel */ }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, fsadc_of_matches);struct platform_driver fsadc_drv = { .driver = { .name    = "fsadc",.owner   = THIS_MODULE,.of_match_table = of_match_ptr(fsadc_of_matches),},  .probe   = fsadc_probe,.remove  = fsadc_remove,
};module_platform_driver(fsadc_drv);MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("name <e-mail>");
MODULE_DESCRIPTION("ADC driver");

#ifndef _FSADC_H
#define _FSADC_H#define FSADC_MAGIC	'f'union chan_val {unsigned int chan;unsigned int val;
};#define FSADC_GET_VAL	_IOWR(FSADC_MAGIC, 0, union chan_val)#define AIN0	0
#define AIN1	1
#define AIN2	2
#define AIN3	3#endif

        代码第 26 行至第 29 行是各寄存器的指针。代码第 32 行是用于保存采样(转换)结果的变量。代码第32 行是用于同步采结束的完成量。
        在fsadc_probe 函数中，与字符设备相关的代码和前面基本一样，接下来就是资源的获取、IO 内存的映射、中断的获取和中断处理函数的注册。然后就是初始化 ADC，将ADCCON 寄存器的第 16 位和第 14 位置 1，表示采样精度为 12位，使能预分频。并且预分配值设为19，即为20分频，这是因为在 U-Boot 中，我们将 APB 的时钟设为了100MHz。最后没有设置读启动位，也就意味着，采样的启动是靠 ADCCON 寄存器的比特0来控制的。
        fsadc_ioctl 函数是处理采样的关键函数，这里用到了自定义的一个联合体 unionchan_val，它的定义如下。

union chan_val {unsigned int chan;unsigned int val;
};

有两个成员分别是 chan 和 val。命令 FSADC_GET_VAL 是读写类型的，在应用层往驱动层的传递过程中传递的是要使用的ADC通道chan,在驱动层往应用层传递的过程中传递的是得到的采样值 val。代码第 69 行至第72行先从应用层得到通道号，然后代码第73行将通道号写入到ADCMUX 寄存器中，接下来将ADCCON 寄存器的比特0置1启动采样，最后就调用wait_for_completion_interruptible 来等待完成量。当采样完成时，中断处理函数自动被调用，代码第 92 行先读取了转换结果值寄存器 ADCDAT，然后将 1写入 CLRINT 寄存器中，清除中断，最后唤醒等待完成量的进程。进程被唤醒后，代码第77行和第78 行得到采样值，并返回给上层。
测试代码如下。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>#include "fsadc.h"int main(int argc, char *argv[])
{int fd;int ret;union chan_val cv;fd = open("/dev/adc", O_RDWR);if (fd == -1)goto fail;while (1) {cv.chan = 3;ret = ioctl(fd, FSADC_GET_VAL, &cv);if (ret == -1)goto fail;printf("current volatage is: %.2fV\n", 1.8 * cv.val / 4095.0);sleep(1);}
fail:perror("adc test");exit(EXIT_FAILURE);
}

将数字值转换为对应的模拟值使用了下面的表达式