基于Linux的高速模數轉換器AD7859L的應用

　　1 引言

　　在嵌入式系統中基于A(yíng)RM微核的嵌入式處理器已經(jīng)成為市場(chǎng)主流。隨著(zhù)ARM技術(shù)的廣泛應用，建立面向ARM構架的嵌入式操作系統成為測量行業(yè)的熱點(diǎn)問(wèn)題。在LINUX操作系統中添加新的外部設備時(shí)，只需為其添加對應的驅動(dòng)程序即可。介紹另一種驅動(dòng)程序的編寫(xiě)方式，即采用MISC類(lèi)設備。其實(shí)質(zhì)也是一個(gè)字符設備?？蓪⒂脩?hù)各種不同的驅動(dòng)設備類(lèi)型合成到一種類(lèi)型中，共用一個(gè)主設備號，通過(guò)不同的次設備號和設備節點(diǎn)名來(lái)區分?？煞奖愎芾磉@些驅動(dòng)模塊。字符型的驅動(dòng)設備模塊在掛載時(shí)都要分配主設備號、次設備號和創(chuàng )建設備節點(diǎn)名，在卸載驅動(dòng)設備時(shí)還必須同時(shí)刪掉設備節點(diǎn)名。通過(guò)采用MISC類(lèi)設備，在掛載設備驅動(dòng)時(shí)無(wú)須再用到mknod命令分配主設備號、次設備號和創(chuàng )建設備節點(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轉換輸出寄存器，狀態(tài)寄存器，測試寄存器和10位校正寄存器?？刂萍拇嫫髦荒軐?xiě)入，A／D轉換輸出寄存器和狀態(tài)寄存器只能讀取，測試寄存器和校正寄存器是可讀可寫(xiě)的。

　　向AD7859L寫(xiě)入數據時(shí)，數據寬度必須是16位。16位數據寫(xiě)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，取決于引腳W/B上的邏輯電平。當W/B接高電平時(shí)，16位數據從DB0傳輸到DBl5，DB0為最低位，DBl5為最高位。當W/B接低電平時(shí)，引腳DB8/HBEN作為高字節使能，2個(gè)8位字節的數據從DB0傳輸到DB7，DB0為最低位，DB7為最高位。當以2個(gè)8位字節寫(xiě)入數據時(shí)，必須先寫(xiě)低字節，再寫(xiě)高字節。16位數據的最高2位ADDRl、ADDR0，通過(guò)編碼決定訪(fǎng)問(wèn)哪一個(gè)寄存器，后面的14位數據寫(xiě)入該寄存器。表2為編碼分布。

　　讀寄存器時(shí)必須先設置控制寄存器的DB6和DB7位，即RDSLTO和RDSLTl。這2位通過(guò)編碼決定訪(fǎng)問(wèn)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(fǎng)問(wèn)的寄存器是A／D轉換輸出寄存器。同寫(xiě)寄存器一樣，字模式或者字節模式均可以。當以字節模式讀校正寄存器時(shí)，必須先讀低字節。

　　3 AD7859L驅動(dòng)程序

　　操作系統一般提供設備驅動(dòng)程序完成對特定硬件的控制，以建立應用程序和設備之間的抽象接口，而不是應用程序直接操作硬件。設備驅動(dòng)程序實(shí)際上是操作硬件的軟件，是內核中具有最高特權級的、駐留內存的、可共享的底層硬件處理例程。

　　采用MISC類(lèi)設備來(lái)添加AD7859L驅動(dòng)。AD7859L的結構體定義語(yǔ)句如下：

　　從2．6版本內核開(kāi)始引入了platform這個(gè)概念，在開(kāi)發(fā)底層驅動(dòng)程序時(shí)，首先要確認設備的地址、中斷向量號。在內核中添加AD7859L的地址、中斷號、設備節點(diǎn)名。設備驅動(dòng)在加載時(shí)首先需要調用的入口函數module_init()，該函數完成設備驅動(dòng)的初始化工作，如寄存器置位、結構體賦值等，其中最重要的工作就是向內核注冊該設備。在應用程序中打開(kāi)設備文件，然后利用ioctl()函數向驅動(dòng)傳遞各種控制命令。每一次A/D轉換完成后都會(huì )產(chǎn)生中斷，調用中斷響應函數，將轉換好的數據寫(xiě)到緩沖區中。當用戶(hù)需要讀取A／D轉換的數據時(shí)，通過(guò)調用read()函數，讀取緩沖區數據。驅動(dòng)程序結構如圖1所示。

　　3．1 平臺資源

　　在2．6內核中將每個(gè)設備的資源用結構platform_device描述，該結構體在／include／linux／platform_device．h中定義。AD7859L驅動(dòng)的平臺資源如下。在文件／arch／arm／roach—s3c2410／devs．c中添加下述結構體。

　　該宏定義在map．h文件中。第二組描述了AD7859L設備的中斷向量號。flags描述資源類(lèi)型，設備驅動(dòng)會(huì )根據flags來(lái)獲取相應的資源信息。在結構體static struct platform_device*smdk2410_devices[]__initdata添加上述s3c_device_ad7859ADC平臺資源。該結構體在／arch／arm／mach—s3c2410／mach—smdk2410．C文件中定義。

　　3．2 MISC類(lèi)設備

　　在A(yíng)D7859L的結構體內創(chuàng )建一個(gè)miscdevice類(lèi)型設備驅動(dòng)的結構體指針，增添一個(gè)misc類(lèi)型設備。該結構體在/include／miscdevice．h中定義。

　　在A(yíng)D7859L驅動(dòng)的probe函數中調用misc_register(stmctmiscdevice*misc)函數，對misc類(lèi)設備注冊，這個(gè)函數會(huì )為內核注冊一個(gè)misc類(lèi)型設備，如果minor被設置為MISCDYNAMIC_MINOR，系統會(huì )動(dòng)態(tài)的為該設備分配一個(gè)次設備號，用以區分其他的設備。不同類(lèi)型的設備調用的設備注冊和注銷(xiāo)函數有所不同。misc類(lèi)設備的注銷(xiāo)函數為misc_deregister(struct miscdevice}misc)。成功均返回零，否則返回一個(gè)錯誤代碼。

　　3．3 應用

　　測試的應用程序相對簡(jiǎn)單，利用open函數打開(kāi)設備文件，通過(guò)ioctl函數設置AD7859L的各個(gè)采樣參數，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函數讀取緩沖區數據，在程序退出時(shí)調用close函數關(guān)閉設備文件。

　　4 結語(yǔ)

　　AD7859L是一款高速、低功耗的模數轉換器，在測量行業(yè)有著(zhù)很廣闊的應用前景。隨著(zhù)大家對Linux的認可，嵌入式Linux會(huì )被越來(lái)越多的人所接受。通過(guò)介紹在Linux下以MISC類(lèi)設備方式開(kāi)發(fā)AD7859L的設備驅動(dòng)程序，讓大家更清楚的理解MISC類(lèi)型設備的操作方法。