基于Linux-2.6.16的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的應用

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)成為市場主流。隨著ARM技術(shù)的廣泛應用，建立面向ARM構(gòu)架的嵌入式操作系統(tǒng)成為測量行業(yè)的熱點問題。在LINUX操作系統(tǒng)中添加新的外部設備時，只需為其添加對應的驅(qū)動程序即可。介紹另一種驅(qū)動程序的編寫方式，即采用MISC類設備。其實質(zhì)也是一個字符設備。可將用戶各種不同的驅(qū)動設備類型合成到一種類型中，共用一個主設備號，通過不同的次設備號和設備節(jié)點名來區(qū)分。可方便管理這些驅(qū)動模塊。字符型的驅(qū)動設備模塊在掛載時都要分配主設備號、次設備號和創(chuàng)建設備節(jié)點名，在卸載驅(qū)動設備時還必須同時刪掉設備節(jié)點名。通過采用MISC類設備，在掛載設備驅(qū)動時無須再用到mknod命令分配主設備號、次設備號和創(chuàng)建設備節(jié)點名，在insmodl掛載之后，只須mdev—s就能自動裝配/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包含一個控制寄存器，A/D轉(zhuǎn)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?？刂萍拇嫫髦荒軐懭耄珹／D轉(zhuǎn)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的。

向AD7859L寫入數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)寬度必須是16位。16位數(shù)據(jù)寫入AD7859L時，既可作為一個16位字，也可作為2個8位字節(jié)，取決于引腳W/B上的邏輯電平。當W/B接高電平時，16位數(shù)據(jù)從DB0傳輸?shù)紻Bl5，DB0為最低位，DBl5為最高位。當W/B接低電平時，引腳DB8/HBEN作為高字節(jié)使能，2個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。當以2個8位字節(jié)寫入數(shù)據(jù)時，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。

讀寄存器時必須先設置控制寄存器的DB6和DB7位，即RDSLTO和RDSLTl。這2位通過編碼決定訪問哪一個寄存器。上電時這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。當以字節(jié)模式讀校正寄存器時，必須先讀低字節(jié)。

3 AD7859L驅(qū)動程序

操作系統(tǒng)一般提供設備驅(qū)動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(qū)動程序?qū)嶋H上是操作硬件的軟件，是內(nèi)核中具有最高特權(quán)級的、駐留內(nèi)存的、可共享的底層硬件處理例程。

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

從2．6版本內(nèi)核開始引入了platform這個概念，在開發(fā)底層驅(qū)動程序時，首先要確認設備的地址、中斷向量號。在內(nèi)核中添加AD7859L的地址、中斷號、設備節(jié)點名。設備驅(qū)動在加載時首先需要調(diào)用的入口函數(shù)module_init()，該函數(shù)完成設備驅(qū)動的初始化工作，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)核注冊該設備。在應用程序中打開設備文件，然后利用ioctl()函數(shù)向驅(qū)動傳遞各種控制命令。每一次A/D轉(zhuǎn)換完成后都會產(chǎn)生中斷，調(diào)用中斷響應函數(shù)，將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)寫到緩沖區(qū)中。當用戶需要讀取A／D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)時，通過調(diào)用read()函數(shù)，讀取緩沖區(qū)數(shù)據(jù)。驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3．1 平臺資源

在2．6內(nèi)核中將每個設備的資源用結(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)動的平臺資源如下。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設備的中斷向量號。flags描述資源類型，設備驅(qū)動會根據(jù)flags來獲取相應的資源信息。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類設備

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

在AD7859L驅(qū)動的probe函數(shù)中調(diào)用misc_register(stmctmiscdevice*misc)函數(shù)，對misc類設備注冊，這個函數(shù)會為內(nèi)核注冊一個misc類型設備，如果minor被設置為MISCDYNAMIC_MINOR，系統(tǒng)會動態(tài)的為該設備分配一個次設備號，用以區(qū)分其他的設備。不同類型的設備調(diào)用的設備注冊和注銷函數(shù)有所不同。misc類設備的注銷函數(shù)為misc_deregister(struct miscdevice}misc)。成功均返回零，否則返回一個錯誤代碼。

3．3 應用

測試的應用程序相對簡單，利用open函數(shù)打開設備文件，通過ioctl函數(shù)設置AD7859L的各個采樣參數(shù)，包括選擇哪幾路通道進行采樣，采樣的時間間隔，采樣的方式等等。利用read函數(shù)讀取緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，在程序退出時調(diào)用close函數(shù)關(guān)閉設備文件。

4 結(jié)語

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