基于Linux的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7859L的應(yīng)用

　　1 引言

　　在嵌入式系統(tǒng)中基于ARM微核的嵌入式處理器已經(jīng)成為市場(chǎng)主流。隨著ARM技術(shù)的廣泛應(yīng)用，建立面向ARM構(gòu)架的嵌入式操作系統(tǒng)成為測(cè)量行業(yè)的熱點(diǎn)問題。在LINUX操作系統(tǒng)中添加新的外部設(shè)備時(shí)，只需為其添加對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序即可。介紹另一種驅(qū)動(dòng)程序的編寫方式，即采用MISC類設(shè)備。其實(shí)質(zhì)也是一個(gè)字符設(shè)備?？蓪⒂脩舾鞣N不同的驅(qū)動(dòng)設(shè)備類型合成到一種類型中，共用一個(gè)主設(shè)備號(hào)，通過不同的次設(shè)備號(hào)和設(shè)備節(jié)點(diǎn)名來區(qū)分?？煞奖愎芾磉@些驅(qū)動(dòng)模塊。字符型的驅(qū)動(dòng)設(shè)備模塊在掛載時(shí)都要分配主設(shè)備號(hào)、次設(shè)備號(hào)和創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)名，在卸載驅(qū)動(dòng)設(shè)備時(shí)還必須同時(shí)刪掉設(shè)備節(jié)點(diǎn)名。通過采用MISC類設(shè)備，在掛載設(shè)備驅(qū)動(dòng)時(shí)無須再用到mknod命令分配主設(shè)備號(hào)、次設(shè)備號(hào)和創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)名，在insmodl掛載之后，只須mdev—s就能自動(dòng)裝配/dev目錄下的設(shè)備文件。

　　2 AD7859L的引腳功能描述和寄存器

　　AD7859L的引腳功能描述如表1所示。

　　AD7859L包含一個(gè)控制寄存器，A/D轉(zhuǎn)換輸出寄存器，狀態(tài)寄存器，測(cè)試寄存器和10位校正寄存器?？刂萍拇嫫髦荒軐懭?，A／D轉(zhuǎn)換輸出寄存器和狀態(tài)寄存器只能讀取，測(cè)試寄存器和校正寄存器是可讀可寫的。

　　向AD7859L寫入數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)寬度必須是16位。16位數(shù)據(jù)寫入AD7859L時(shí)，既可作為一個(gè)16位字，也可作為2個(gè)8位字節(jié)，取決于引腳W/B上的邏輯電平。當(dāng)W/B接高電平時(shí)，16位數(shù)據(jù)從DB0傳輸?shù)紻Bl5，DB0為最低位，DBl5為最高位。當(dāng)W/B接低電平時(shí)，引腳DB8/HBEN作為高字節(jié)使能，2個(gè)8位字節(jié)的數(shù)據(jù)從DB0傳輸?shù)紻B7，DB0為最低位，DB7為最高位。當(dāng)以2個(gè)8位字節(jié)寫入數(shù)據(jù)時(shí)，必須先寫低字節(jié)，再寫高字節(jié)。16位數(shù)據(jù)的最高2位ADDRl、ADDR0，通過編碼決定訪問哪一個(gè)寄存器，后面的14位數(shù)據(jù)寫入該寄存器。表2為編碼分布。

　　讀寄存器時(shí)必須先設(shè)置控制寄存器的DB6和DB7位，即RDSLTO和RDSLTl。這2位通過編碼決定訪問哪一個(gè)寄存器。上電時(shí)這2位初始值是00，因此讀取操作訪問的寄存器是A／D轉(zhuǎn)換輸出寄存器。同寫寄存器一樣，字模式或者字節(jié)模式均可以。當(dāng)以字節(jié)模式讀校正寄存器時(shí)，必須先讀低字節(jié)。

　　3 AD7859L驅(qū)動(dòng)程序

　　操作系統(tǒng)一般提供設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序完成對(duì)特定硬件的控制，以建立應(yīng)用程序和設(shè)備之間的抽象接口，而不是應(yīng)用程序直接操作硬件。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?qū)嶋H上是操作硬件的軟件，是內(nèi)核中具有最高特權(quán)級(jí)的、駐留內(nèi)存的、可共享的底層硬件處理例程。

　　采用MISC類設(shè)備來添加AD7859L驅(qū)動(dòng)。AD7859L的結(jié)構(gòu)體定義語(yǔ)句如下：

　　從2．6版本內(nèi)核開始引入了platform這個(gè)概念，在開發(fā)底層驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，首先要確認(rèn)設(shè)備的地址、中斷向量號(hào)。在內(nèi)核中添加AD7859L的地址、中斷號(hào)、設(shè)備節(jié)點(diǎn)名。設(shè)備驅(qū)動(dòng)在加載時(shí)首先需要調(diào)用的入口函數(shù)module_init()，該函數(shù)完成設(shè)備驅(qū)動(dòng)的初始化工作，如寄存器置位、結(jié)構(gòu)體賦值等，其中最重要的工作就是向內(nèi)核注冊(cè)該設(shè)備。在應(yīng)用程序中打開設(shè)備文件，然后利用ioctl()函數(shù)向驅(qū)動(dòng)傳遞各種控制命令。每一次A/D轉(zhuǎn)換完成后都會(huì)產(chǎn)生中斷，調(diào)用中斷響應(yīng)函數(shù)，將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)寫到緩沖區(qū)中。當(dāng)用戶需要讀取A／D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)時(shí)，通過調(diào)用read()函數(shù)，讀取緩沖區(qū)數(shù)據(jù)。驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　3．1 平臺(tái)資源

　　在2．6內(nèi)核中將每個(gè)設(shè)備的資源用結(jié)構(gòu)platform_device描述，該結(jié)構(gòu)體在／include／linux／platform_device．h中定義。AD7859L驅(qū)動(dòng)的平臺(tái)資源如下。在文件／arch／arm／roach—s3c2410／devs．c中添加下述結(jié)構(gòu)體。

　　該宏定義在map．h文件中。第二組描述了AD7859L設(shè)備的中斷向量號(hào)。flags描述資源類型，設(shè)備驅(qū)動(dòng)會(huì)根據(jù)flags來獲取相應(yīng)的資源信息。在結(jié)構(gòu)體static struct platform_device*smdk2410_devices[]__initdata添加上述s3c_device_ad7859ADC平臺(tái)資源。該結(jié)構(gòu)體在／arch／arm／mach—s3c2410／mach—smdk2410．C文件中定義。

　　3．2 MISC類設(shè)備

　　在AD7859L的結(jié)構(gòu)體內(nèi)創(chuàng)建一個(gè)miscdevice類型設(shè)備驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)體指針，增添一個(gè)misc類型設(shè)備。該結(jié)構(gòu)體在/include／miscdevice．h中定義。

　　在AD7859L驅(qū)動(dòng)的probe函數(shù)中調(diào)用misc_register(stmctmiscdevice*misc)函數(shù)，對(duì)misc類設(shè)備注冊(cè)，這個(gè)函數(shù)會(huì)為內(nèi)核注冊(cè)一個(gè)misc類型設(shè)備，如果minor被設(shè)置為MISCDYNAMIC_MINOR，系統(tǒng)會(huì)動(dòng)態(tài)的為該設(shè)備分配一個(gè)次設(shè)備號(hào)，用以區(qū)分其他的設(shè)備。不同類型的設(shè)備調(diào)用的設(shè)備注冊(cè)和注銷函數(shù)有所不同。misc類設(shè)備的注銷函數(shù)為misc_deregister(struct miscdevice}misc)。成功均返回零，否則返回一個(gè)錯(cuò)誤代碼。

　　3．3 應(yīng)用

　　測(cè)試的應(yīng)用程序相對(duì)簡(jiǎn)單，利用open函數(shù)打開設(shè)備文件，通過ioctl函數(shù)設(shè)置AD7859L的各個(gè)采樣參數(shù)，包括選擇哪幾路通道進(jìn)行采樣，采樣的時(shí)間間隔，采樣的方式等等。利用read函數(shù)讀取緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，在程序退出時(shí)調(diào)用close函數(shù)關(guān)閉設(shè)備文件。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　AD7859L是一款高速、低功耗的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，在測(cè)量行業(yè)有著很廣闊的應(yīng)用前景。隨著大家對(duì)Linux的認(rèn)可，嵌入式Linux會(huì)被越來越多的人所接受。通過介紹在Linux下以MISC類設(shè)備方式開發(fā)AD7859L的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，讓大家更清楚的理解MISC類型設(shè)備的操作方法。