PSADC 使用指南
1. 模块介绍
1.1. 术语定义
| 术语 | 定义 | 注释说明 |
|---|---|---|
| ADC | Analog Digital Converter | 模拟数字转换器 |
| ADCIM | ADC Interface Management | 模数转换管理模块 |
| PSADC | PWM System ADC | PWM控制子系统响应模块 |
1.2. 模块简介
PSADC硬件框图如下：
图 7.40 PSADC相关模块的硬件框图
PSADC主要功能是将外部的模拟信号转成数字信号，然后上报给CPU。支持的特性有：
- 最多支持 16 路模拟信号的输入 （1602支持12路）
2. 参数配置
2.1. 内核配置
2.1.1. 配置 IIO
在 luban 根目录下执行 make menuconfig，进入配置，按如下选择：
ArtInChip Luban SDK Configuration
Linux kernel
Advance setting
Linux Kernel Tools
<*>iio
2.1.2. 配置 PSADC
在luban根目录下执行 make kernel-menuconfig，进入kernel的功能配置，按如下选择：
Linux
Device Drivers
<*> Industrial I/O support
Analog to digital converters
<*> Artinchip PSADC driver
2.2. DTS 参数配置
2.2.1. D211 配置
在common/d211.dtsi中的PSADC控制器定义：
psadc: psadc@18210000 {
compatible = "artinchip,aic-psadc-v1.0";
reg = <0x0 0x18210000 0x0 0x1000>;
interrupts-extended = <&plic0 28 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
clocks = <&cmu CLK_PSADC>, <&cmu CLK_APB0>;
clock-names = "psadc", "pclk";
resets = <&rst RESET_PSADC>;
#io-channel-cells = <1>;
status = "disabled";
};
2.2.2. Board 配置
xxx/board.dts中的参数配置需要区分通道号，每个通道可以单独使能。使能的通道，需要指定该通道用到的GPIO配置，如下面的 psadc5_pins：
&psadc {
status = "okay";
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&psadc5_pins>;
psadc0 {
status = "disabled";
};
psadc1 {
status = "disabled";
};
psadc2 {
status = "disabled";
};
psadc3 {
status = "disabled";
};
psadc4 {
status = "disabled";
};
psadc5 {
status = "disabled";
};
psadc6 {
status = "okay";
};
psadc7 {
status = "disabled";
};
psadc8 {
status = "disabled";
};
psadc9 {
status = "disabled";
};
psadc10 {
status = "disabled";
};
psadc11 {
status = "disabled";
};
};
3. 调试指南
3.1. 调试开关
在luban根目录下执行 make kernel-menuconfig，进入kernel的功能配置，可以打开PSADC模块的DEBUG选项：
Linux
Kernel hacking
Artinchip Debug
[*] PSADC driver debug
此DEBUG选项打开的影响：
- PSADC 驱动以-O0编译
- PSADC 的pr_dbg()和dev_dbg()调试信息会被编译
在系统运行时，如果要打印pr_dbg()和dev_dbg()信息，还需要调整loglevel为8，两个方法：
- 在board.dts中修改bootargs，增加“loglevel=8”
- 在板子启动到Linux shell后，执行命令：
echo 8 > /proc/sys/kernel/printk
3.2. Sysfs 节点
IIO子系统会为ADC设备创建一组标准的Sysfs节点文件，可用于读取ADC的数值。
# cd /sys/devices/platform/soc/18210000.psadc/iio:device0
/sys/devices/platform/soc/18210000.psadc/iio:device0 # ls
dev in_voltage5_raw
events in_voltage5_raw_available
in_voltage0_raw in_voltage6_raw
in_voltage0_raw_available in_voltage6_raw_available
in_voltage10_raw in_voltage7_raw
in_voltage10_raw_available in_voltage7_raw_available
in_voltage11_raw in_voltage8_raw
in_voltage11_raw_available in_voltage8_raw_available
in_voltage1_raw in_voltage9_raw
in_voltage1_raw_available in_voltage9_raw_available
in_voltage2_raw in_voltage_scale
in_voltage2_raw_available name
in_voltage3_raw of_node
in_voltage3_raw_available power
in_voltage4_raw subsystem
in_voltage4_raw_available uevent
# cat in_voltage7_raw
# 4095
4. 测试指南
4.1. 测试环境
4.1.1. 硬件
- 开发板，或D211的FPGA板
4.1.2. 软件
- PC端的串口终端软件，用于PC和开发板进行串口通信
4.2. ADC 读取测试
ADC数据的读取，只需要普通的cat命令即可，每次cat可读取某一个通道中的当前数据。详见 Sysfs 节点
5. 设计说明
5.1. 源码说明
源代码位于：drivers/iio/adc/artinchip_psadc.c
5.2. 模块架构
-
IIO
工业I/O，是Linux内 核中专用于处理模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的子系统，最初创建于2009年，提供了统一的框架来访问和控制各种类型的传感器，并且为用户态提供了标准的接口。
目前IIO支持的设备类型包括：ADC/DAC、加速度计、磁力计、陀螺仪、电流/电压测量芯片、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、光传感器、压力传感器等。
整个IIO软件框架可抽象为下图：
图 7.41 Linux IIO子系统架构图
-
IIO设备会提供字符设备（支持触发缓冲区）和Sysfs节点作为用户态的访问接口；
-
一般情况下，每个通道对应一个sysfs节点文件；
-
-
用户空间的设备文件名举例：
/sys/bus/iio/iio:deviceX//dev/iio:deviceX
-
5.3. 关键流程设计
5.3.1. 初始化流程
PSADC 模块完全遵循platform_driver的通用初始化流程，申请regs资源、clk、reset，还需要注册一个iio设备，使用iio子系统提供的注册接口iio_device_register()：
#define iio_device_register(indio_dev) \
__iio_device_register((indio_dev), THIS_MODULE)
参数indio_dev是一个struct iio_dev类型的指针，其中关键信息有：设备名称、通道数目、一组iio的操作集(struct iio_info)、通道配置信息等。在iio_info中，我们暂时只实现了一个read接口：
static const struct iio_info aic_psadc_iio_info = {
.read_raw = aic_psadc_read_raw,
};
5.3.2. 中断处理流程
PSADC支持使用中断方式来读取数据，这样避免软件去做等待处理。
图 7.42 PSADC 非周期模式的数据采集流程
- 对于非周期模式：当用户层触发read_raw()接口，就会启动一次硬件去读数据
- 当硬件准备好数据，会产生一个中断
- 在中断处理函数中，用INT Flag来区分是哪个通道有数据，逐个通道扫描将数据读出，会缓存到一个全局变量中
5.4. 数据结构设计
5.4.1. aic_psadc_data
记录各个通道的数据信息：
struct aic_psadc_data {
int num_bits;
const struct iio_chan_spec *channels;
int num_channels;
u32 fifo_depth[AIC_PSADC_MAX_CH];
};
5.4.2. aic_psadc_ch
记录各个通道的配置信息：
struct aic_psadc_ch {
u32 id;
bool available;
enum aic_psadc_mode mode;
u16 latest_data;
struct completion complete;
};
5.4.3. aic_psadc_dev
管理PSADC控制器的设备资源：
struct aic_psadc_dev {
struct platform_device *pdev;
void __iomem *regs;
struct clk *clk;
struct reset_control *rst;
u32 irq;
u32 pclk_rate;
struct aic_psadc_ch chan[AIC_PSADC_MAX_CH];
const struct aic_psadc_data *data;
};
5.5. 接口设计
5.5.1. aic_psadc_read_raw
| 函数原型 | static int aic_psadc_read_raw(struct iio_dev *iodev, struct iio_chan_spec const *chan, int *val, int *val2, long mask) |
|---|---|
| 功能说明 | 读取一个ADC通道的当前数据 |
| 参数定义 | iodev - 指向一个iio设备chan - 当前ADC通道的配置信息val - 用于保存读取到的数据val2 - 用于保存读取到的数据，用于和val做数据组合，部分mask类型需要mask - 数据类型 |
| 返回值 | 0，成功； < 0，失败 |
| 注意事项 |
6. 常见问题
6.1. PSADC 初始化失败
6.1.1. 现象
在 PSADC 模块初始化时报错，一般是 GPIO申请失败。
6.1.2. 原因分析
- 首先在DTS中检查打开了哪几个PSADC通道，对应的PSADC引用是否正确；详见 Board 配置
- 然后在检查该GPIO是否和其他设备有冲突，luban在编译固件的时候有pinmux冲突检查，请确认无任何冲突。