从模拟到数字，一文读懂OneOS驱动ADC
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ADC设备
1.1 简介
ADC设备是实现模拟量转换为数字量的器件，即Analog-to-Digital Converter，模拟/数字转换器。相应地，还有DAC设备，即Digital-to-Analog Converter，数字/模拟转换器，用于实现数字量向模拟量的转化。
1.2 ADC参数分析
- ADC的分辨率
指的是模数转换器所能表示的最大数是多少，即ADC的位数，如果ADC是10位ADC，那么分辨率是2的10次方，即1024的分辨率，如果模拟量是温度，测量范围是0~100度，那么可以把100度分成1024份，每一份你都能感知，当温度有100/1024度的变化时，能测量出来。
- ADC的采样率
指ADC每秒钟会进行多少次的模拟量转数字量的操作，如10K/s就是说ADC每秒钟，就采集了10K个模拟量，并将模拟量转换为数字量。
- 通道
即ADC输入引脚，通常一个ADC控制器控制多个通道，如果需要多通道的话，就得进行通道扫描了。
- ADC的转换方式
单次转换：一次只转换一个通道；
连续转换：转换完成一个通道后立即自动执行下一个通道的转换；
扫描模式：开启一次后，自动的连续读取多个通道。
- ADC的三种工作方式
阻塞模式（查询模式）、中断模式、DMA模式
- ADC设备访问和注册
2.1 ADC设备访问
用户在访问ADC设备时，会调用设备管理层的接口，如os_device_find()、os_device_open()、os_device_control()、os_device_read_nonblock()、os_device_close()等，来实现对ADC的访问。设备管理层的接口往下调用设备框架层的接口，再往下调用设备驱动层的接口，最终实现对ADC硬件的相关操作。
取“os_device_control()”函数为例。
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函数 |
路径 |
所属层 |
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由上往下执行 |
os_device_control() |
driversdevice.c |
设备管理层 （所有设备通用的函数接口） |
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_adc_control() |
driversmiscadc.c |
设备框架层 （同类设备的抽象） |
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stm32_adc_enabled() |
drivershalstdriversdrv_adc.c |
设备驱动层 （由函数接口访问具体的硬件） |
2.2 ADC设备注册
在访问ADC设备的过程中，从设备管理层往下调用至设备驱动层，那系统是如何确定要往下调用哪个接口呢？这就是ADC设备注册时指定的。设备注册的过程和设备访问的过程刚好是相反的，注册时从设备驱动层往上，直至设备管理层，如下表所示。
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函数 |
路径 |
所属层 |
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由上往下执行 |
stm32_adc_probe() |
drivershalstdriversdrv_adc.c |
设备驱动层 |
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os_hw_adc_register() |
driversmiscadc.c |
设备框架层 |
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os_device_register() |
driversdevice.c |
设备管理层 (把设备结点添加到设备链表) |
接下来对注册的过程作简单说明。
2.2.1 设备驱动层
位置：drivershalstdriversdrv_adc.c
从“stm32_adc_probe()”函数开始，下面为局部截图。
- 此函数中下面的语句确定了访问设备时调用的接口函数：
- 此函数中由下面的语句调用设备框架层的os_hw_adc_register()函数：
- 此函数中涉及的两个结构体
位置：driversbusbus.h
2.2.2 设备框架层
位置：driversmiscadc.c
由上述的设备驱动层调用下面的os_hw_adc_register()函数。
在该函数中继续往上调用设备管理层的os_device_register()接口。
2.2.3 设备管理层
位置：driversdevice.c
由上述的设备框架层调用下面的os_device_register()函数。下图为局部截图。
- 此函数中下面语句实现了把设备结点添加到系统的设备链表里：
其中相关定义：
①位置driversdevice.c
②位置kernelincludeos_list.h
③os_list_add函数的定义：
位置：kernelincludeos_list.h
④链表结点的定义：
位置：kernelincludeos_list.h
- ADC demo运行流程
demo文件位置：demosdriveradc_test.c
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由上往下
由 左往右执行 |
os_device_find() （device.c） |
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os_device_open() （device.c） |
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os_device_control() （device.c） |
_adc_control() （adc.c） |
stm32_adc_enabled() （drv_adc.c） |
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os_device_read_nonblock() （device.c） |
_adc_read() （adc.c） |
os_adc_read() （adc.c） |
stm32_adc_read() （drv_adc.c） |
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os_device_control() （device.c） |
_adc_control() （adc.c） |
stm32_adc_enabled() （drv_adc.c） |
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os_device_close() （device.c） |
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路径 |
① |
driversdevice.c |
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② |
driversmiscadc.c |
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③ |
drivershalstdriversdrv_adc.c |
adc_sample()函数部分运行过程分析：
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adc_test.c【int adc_sample(int argc, char **argv)】 |
||
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函数(由上往下执行) |
语句(由上往下执行) |
功能 |
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os_device_find(argv[1]) 功能：由设备名称“argv[1]”寻找设备 位置：OneOSdriversdevice.c |
os_sem_wait(&dev_sem,OS_WAIT_FOREVER); |
信号量等待 |
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for循环 |
在链表“os_device_list”中寻找该设备 |
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os_sem_post(&dev_sem); return dev; |
找到则释放信号量并返回对应设备结构体（类型“os_device_t”） |
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os_sem_post(&dev_sem); return OS_NULL; |
未找到设备则释放信号量并返回“OS_NULL” |
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os_device_open(adc_dev); 条件：找到设备后可执行 功能：“打开”设备，可初始化设备 位置：OneOSdriversdevice.c |
os_sem_wait(&dev->sem, OS_WAIT_FOREVER); |
信号量等待 |
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dev->ops->init(dev); |
初始化设备，但本测试中未进行。 涉及结构体：“os_device”“os_device_ops” |
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os_sem_post(&dev->sem); |
释放信号量 |
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os_plug_get(“device”, dev->name); return result; |
plug->ref_count++; 返回“OS_EOK” |
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os_device_control(adc_dev, OS_ADC_CMD_ENABLE, OS_NULL); 位置：OneOSdriversdevice.c
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switch语句 |
由输入的cmd：OS_ADC_CMD_ENABLE在switch语句中进行匹配，未匹配到对应指令 |
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os_sem_wait(&dev->sem, OS_WAIT_FOREVER); |
信号量等待 |
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dev->ops->control(dev, cmd, arg); |
进入“_adc_control()” |
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os_sem_post(&dev->sem); return ret; |
释放信号量; 返回“_adc_control()”的返回结果 |
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_adc_control(struct os_device *dev, int cmd, void *args) 由os_device_control()函数进入 位置：OneOSdriversmiscadc.c |
switch语句 |
由输入的cmd：OS_ADC_CMD_ENABLE在switch语句中进行匹配 |
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adc->ops->adc_enabled(adc, OS_TRUE); return result; |
执行stm32_adc_enabled()然后返回其执行结果 |
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stm32_adc_enabled() 由_adc_control()函数进入 位置：OneOSdrivershalstdriversdrv_adc.c |
/ |
使能设备，返回OS_EOK |
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os_device_read_nonblock(adc_dev, adc_channel, &adc_databuf, sizeof(adc_databuf)); 位置：OneOSdriversdevice.c |
dev->ops->read(dev, pos, buffer, size); |
进入“_adc_read()”函数 涉及结构体：
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return count; |
返回“_adc_read()”执行结果 |
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_adc_read(struct os_device *dev, os_off_t pos, void *buffer, os_size_t size) |
for循环 |
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return i; |
返回执行os_adc_read()的次数 |
