mini2440驱动奇谭——ADC驱动与測试（动态挂载驱动）

博客：http://blog.csdn.net/muyang_ren

实现功能：开发板动态载入adc驱动模块并能通过測试程序

系统：Ubuntu 14.04    
驱动交叉编译内核：linux-2.6.32.2     开发板：mini2440

建立交叉编译请点击。烧写linux到开发板请点击。Linux
RootFs 选择rootfs_rtm_2440.img  （光盘文件夹：image/linux/rtm ）

开发所需工具：NFS网络文件  minicom 
vim

linux文件文件夹：/opt/FriendlyARM/mini2440/linux-2.6.32.2

自己驱动文件夹 ： /home/lianghuiyong/my2440drivers

注意：我的开发板内核被我裁剪了adc驱动部分，包含之后要写的一些驱动，裁剪内核驱动非常easy，make menuconfig菜单后相应的驱动空格为空即可了

ADC原理

ADC模块共同拥有8个模拟信号通道（XP、XM、YP、YM。A[ 3 : 0 ]），我们使用最多的是触摸屏，这时设置XP、XM、YP、YM选择为触摸屏的引脚，XM、YM则分别为X、Y方向接地线，为低电平。XP、YP使能后，笔尖等让触摸屏接触点受压产生电压变化来计算产生的X 、Y轴坐标。并将坐标值分别存储于ADCDAT0。ADCDAT1中。触摸屏就先这样简介下，当触摸屏引脚为禁止时，这四个port（XP、XM、YP、YM）可被用于ADC的模拟输入port（AIN4、AIN5、AIN6和AIN7）;

原理：这里模拟信号源选择开发板上的可调电位器。从电位器电路图中可知模拟信号输出端为AIN0。可调电位器阻值的改变产生电压的变化，设置MUX多路模拟信号选择器为AIN0，进行模数转换，并将产生的数据存储于ADCDAT0中。顺便说一下。MUX（8选1）可选择XP、XM、YP、YM作为模拟信号源，但此时不是触摸屏信号。而是AIN4、AIN5、AIN6或者AIN7的模拟信号

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驱动部分

adc.c

/*************************************************************************
	> File Name: adc.c
	> Author: 梁惠涌
	> Mail:
	> Created Time: 2014年10月08日 星期三 21时01分48秒
 ************************************************************************/
//在 linux-2.6.32.2/arch/arm/mach-s3c2410/include/mach 文件夹下
#include<mach/regs-gpio.h>         // 和GPIO相关的宏定义
#include<mach/hardware.h>          //S3C2410_gpio_cfgpin等gpio函数定义
//在 linux-2.6.32.2/include/linux 文件夹下
#include<linux/miscdevice.h>        //注冊 miscdevide 结构体成员变量
#include<linux/delay.h>             //这个应该是时延函数了
#include<linux/kernel.h>            //内核。不用说
#include<linux/module.h>            //驱动载入卸载函数定义
#include<linux/init.h>              //初始化头文件
#include<linux/mm.h>
#include<linux/fs.h>                //注冊file_operations结构体变量
#include<linux/types.h>
#include<linux/moduleparam.h>
#include<linux/slab.h>
#include<linux/errno.h>
#include<linux/ioctl.h>
#include<linux/cdev.h>
#include<linux/string.h>
#include<linux/list.h>
#include<linux/pci.h>
#include<linux/gpio.h>              //gpio口定义文件（虚拟地址）
#include<linux/clk.h>               //系统时钟频率初始化文件
#include<linux/sched.h>
#include<linux/interrupt.h>         //宏定义 IRQ_HANDLED 等
//在 linux-2.6.32.2/arch/arm/include/asm 文件夹下
#include<asm/io.h>
#include<asm/irq.h>
#include<asm/uaccess.h>
#include<asm/atomic.h>
#include<asm/unistd.h>
//在 linux-2.6.32.2/arch/arm/plat-s3c/include/plat 文件夹下
#include<plat/regs-adc.h>            //定义ADCCON ADCDAT0等寄存器

#define DEVICE_NAME "adc"

static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(adc_waitq);
static void __iomem *adc_base;
static struct clk *adc_clk;
static int adc_data;
static volatile int ev_adc =0;
/* (1) 定义等待变量adc_waitq
 * (2) 定义虚拟地址指针 adc_base, __iomem是2.6.9之后增加的特性，用来表示
 * 指向一个 I/O 的虚拟内存空间，void能够使编译器忽略对变量的检查。

* (3) 定义一个clk类型的指针变量adc_clk，用于存储头文件里adc时钟的设置。
 * (4) clk结构体是定义在 s3c2410-clock.c文件里。
 * (5) 中volatile确保读取ev_adc的值不会被编译器的优化忽略
 * */    

static ssize_t adc_read(struct file *fp, char *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
    unsigned int tmp;
    tmp = (1<<14)|(255<<6)|(0<<3)|(1<<0);
    writel(tmp, adc_base + S3C2410_ADCCON);  //AD转换转换開始
    wait_event_interruptible(adc_waitq, ev_adc);
    ev_adc =0;

    copy_to_user(buf, (char *)&adc_data, sizeof(adc_data));

    return sizeof(adc_data);
}
/* (1) adc_read函数中，ssize_t是表示读写数据块的大小，类型是无符号整形
 * (2) (1<<14) 预分频使能，(255<<6)预分频值设为255，(0<<3)模拟输入通道AIN0
 * (1<<0)使能AD转换，依据开发板启动信息（S3C244X:core 405 MHZ 等）能够知道开
 * 发板 PCLK为50.625MHZ，A/D转换频率=50.625MHZ /(255+1)=0.197MHZ,A/D转换时间
 * =1/(0.197/5)=26uS。

* (3) writel函数是将tmp的值写入adc虚拟控制寄存器
 * (4) wait_event_interruptible使等待队列进入睡眠，应该是为了copy_to_user
 * 传递的不是一个正在改变的值的值，adc_data值读取在adc_irq函数实现
 * (5) copy_to_user。将读取到的值发送到測试程序(用户层)返回adc_data的字节数
 * */

static irqreturn_t adc_irq(int irq, void *dev_id){
    if(!ev_adc){
        adc_data=readl(adc_base + S3C2410_ADCDAT0) & 0x3ff;
        ev_adc= 1;
        wake_up_interruptible( &adc_waitq);
    }
    return IRQ_HANDLED;
}
/* (1)adc_irq在以下函数被引用的,irqreturn_t在irqreturn.h中定义枚举类型
 * (2)adc_data存储ADCDAT0虚拟数据寄存器后十位值
 * (3)wake_up_interruptible唤醒adc_waitq队列
 * (4)IRQ_HANDLED宏定义为1，表示接收到了准确中断信号，并作了对应正确的处理
 * */

static int adc_open(struct inode *inode, struct file *fp){
    int ret;

    ret=request_irq(IRQ_ADC, adc_irq, IRQF_SHARED, DEVICE_NAME, &adc_data);
    if(ret){
        printk(KERN_ERR"IRQ %d error %d \n", IRQ_ADC , ret);
    }
    return 0;
}
/* (1) request_irq中断申请函数
 * 參数1：中断源，   參数2：中断处理函数，
 * 參数3：中断方式。 參数4：设备名字， 參数5：设备ID
 * (2) 当中设备ID不能使用NULL，否则ret会为1值，报错，设备ID一般为驱动结构体
 * 地址。但我没有使用结构体，直接使用&adc_data；
 * (3) 看过一些文章说写1等。可是会有warning。原因是设备ID參数是一个指针，需
 * 要写一个地址才行。

* */

static struct file_operations dev_fops={
    .owner = THIS_MODULE,
    .open  = adc_open,
    .read  = adc_read,
};

static struct miscdevice misc = {
    .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
    .name  = DEVICE_NAME,
    .fops  = &dev_fops,
};

static int __init adc_init(void){
    int ret;
    adc_base = ioremap(S3C2410_PA_ADC, 4);

    adc_clk=clk_get(NULL, "adc");
    if(!adc_clk){
        printk(KERN_ERR "failed to find adc clock source! \n");
        return -ENOENT;
    }

    printk(KERN_ALERT "Hello! mini2440 adc module is installed\n");
    clk_enable(adc_clk);

    ret = misc_register(&misc);
    return ret;
}
/* (1) 函数__init是一个属性标志。当驱动模块被载入时，__init函数就被运行了
 * (2) ioremap函数是将物理地址映射成虚拟地址并传递于adc_base
 * (3) clk_get是从头文件里获取adc时钟设置，定义在s3c2410-clock.c,因为内核
 * 并没有adc驱动。所以adc的时钟并没初始化，clk_enable(adc_clk)初始化 adc
 * 时钟misc_register函数是注冊混杂设备驱动
 * */

static void __exit adc_exit(void){
    printk(KERN_ALERT "Good-bye ,mini2440 adc module is removed! \n");
    misc_deregister(&misc);
}
/* (1) __exit和__init一样是module属性标志
 * (2) misc_deregister函数是注销混杂设备驱动
 * */

module_init(adc_init);
module_exit(adc_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Lianghuiyong Inc.");

Makefile

ifeq ($(KERNELRELEASE),)
	KDIR ?= /opt/FriendlyARM/mini2440/linux-2.6.32.2/
	PWD  := $(shell pwd)
modules:
	$(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
modules_install:
	$(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules_install
clean:
	rm -rf *.o *~ core .depend .*.cmd *.ko *.mod.c .tmp_versions
else
	obj-m:= adc.o
endif

/* 第1行：推断 KERNELRELEASE 变量是否为空，仅仅有make命令该变量才不为空。

* 第2、3行：KDIR是内核路径，PWD是当前模块路径。

* 第4行：是makefile的功能选项。冒号结尾。
 * 第5行：是运行模块的编译，语法是“Make -C 内核路径 M=模块路径 modules”。
 * 第6、7行和第4、5行一样。
 * 第8行：删除多余文件功能标识。
 * 第9行：是删除编译过程的中间文件的命令。
 * 第11行：假设make命令没有带功能标识(modules、modules_install、clean)使用,
 * 就将adc.o编译成adc.ko模块
 * */

測试模块

adcceshi.c

/*************************************************************************
	> File Name: adcceshi.c
	> Author: 梁惠涌
	> Mail:
	> Created Time: 2014年10月10日 星期五 23时41分26秒
 ************************************************************************/

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>

void delay(int j){
    int i;
    for(;j>0;j--)
    for(i=10000;i>0;i--);
}

int main (int argc, char **argv){
    int fd;
    fd = open("/dev/adc",0);

    if( fd<0 ){
        printf("open adc device faild! \n");
        exit(1);
    }

    while(1){
        int ret;
        int data;

        ret =read(fd, &data, sizeof(data));
        if(ret !=sizeof(data)){
            if(errno!=EAGAIN){
                printf(" Read ADC Device Faild! \n");
            }
            continue;
        }

        else {
            printf("    Read ADC : %d \n",data);
        }
        delay(5000);
    }
    close(fd);
    return 0;
}
/* (1) read(fd,&data,sizeof(data)) 函数将跳转到驱动file_openration
 * 中的.read =adc_read。进入adc_read函数，通过copy_to_user将驱动程
 * 序中adc_data 传递给用户层測试程序data。return返回data字节数
 * (2) 当中驱动中 adc_data的值是在驱动程序 adc_irq函数中通过readl从
 * ADCDAT0虚拟地址获取.
 * (3) delay函数通过多次空循环实现时间的延迟
 * */

測试程序使用命令：arm-linux-gcc -g adcceshi.c -o adcceshi  来生成測试程序adcceshi

开发板执行截图

当中rmmod: module 'adc' not found提示是由于是没把驱动程序放在/lib/modules/2.6.32.2-FriendlyARM下，我直接在挂载的目录下使用，

这个提示能够忽略

错误笔记

1 、error ：‘TASK_INTERRUPTIBLE' undeclared (first use in this function)

包括头文件： #include<linux/sched.h>

2、 error: 'IRQF_SHARED' undeclared

包括头文件：#include<linux/interrupt.h>

3、挂载驱动后执行測试程序出现：

Unable to handle kernel NULL pointer dereference at virtual address 00000000
pgd = c3934000
[00000000] *pgd=33969031, *pte=00000000, *ppte=00000000
Internal error: Oops: 817 [#2]
last sysfs file: /sys/devices/virtual/misc/adc/dev
Modules linked in: adc [last unloaded: adc]
CPU: 0    Tainted: G      D     (2.6.32.2-FriendlyARM #2)
PC is at adc_read+0x20/0x10c [adc]
LR is at vfs_read+0xac/0xe0
pc : [<bf00c0e0>]    lr : [<c008ec10>]    psr: a0000013
sp : c393bf20  ip : c393bf58  fp : c393bf54
r10: 00000000  r9 : c393a000  r8 : c0023088
r7 : bec9fd34  r6 : c393bf78  r5 : bec9fd34  r4 : bf00c470
r3 : 00000000  r2 : 00007fc1  r1 : bec9fd34  r0 : c390e380
Flags: NzCv  IRQs on  FIQs on  Mode SVC_32  ISA ARM  Segment user
Control: c000717f  Table: 33934000  DAC: 00000015
Process adcceshi (pid: 664, stack limit = 0xc393a270)
Stack: (0xc393bf20 to 0xc393c000)
bf20: 00000000 c390e380 c399b904 00000000 c393bf64 c393bf40 c390e380 bec9fd34
bf40: c393bf78 00000003 c393bf74 c393bf58 c008ec10 bf00c0d0 c390e380 00000000
bf60: 00000000 00000003 c393bfa4 c393bf78 c008ed1c c008eb74 00000000 00000000
bf80: 00000005 00000000 c393bfa4 00000000 00000000 00000000 00000000 c393bfa8
bfa0: c0022ee0 c008ece0 00000000 00000000 00000003 bec9fd34 00000004 bec9fd34
bfc0: 00000000 00000000 00000000 00000003 00000000 00000000 40024000 bec9fd44
bfe0: 00000000 bec9fd28 00008550 400daebc 60000010 00000003 00000000 00000000
Backtrace:
[<bf00c0c0>] (adc_read+0x0/0x10c [adc]) from [<c008ec10>] (vfs_read+0xac/0xe0)
 r7:00000003 r6:c393bf78 r5:bec9fd34 r4:c390e380
[<c008eb64>] (vfs_read+0x0/0xe0) from [<c008ed1c>] (sys_read+0x4c/0x84)
 r7:00000003 r6:00000000 r5:00000000 r4:c390e380
[<c008ecd0>] (sys_read+0x0/0x84) from [<c0022ee0>] (ret_fast_syscall+0x0/0x28)
 r6:00000000 r5:00000000 r4:00000000
Code: e59f40e0 e59f20e0 e5943004 e1a07001 (e5832000)
---[ end trace 929b7bc9d9ae4dda ]---
Segmentation fault 

仅仅需注意上面中：PC is at adc_read+0x20/0x10c [adc]   出错的是 adc_read函数。从 Unable to handle kernel NULL pointer dereference at virtual address 00000000

可看出是指针的问题。看整个驱动发现是由于adc_base没有赋予虚拟地址值，在驱动载入函数中添加：adc_base= ioremap(S3C2410_PA_ADC, 0x20)；adc物理地址转换成虚拟地址并存储于adc_base
中

4、IRQ 80 error -22  错误

当中irq中断函数 ret
= request_irq(IRQ_ADC, adc_irq, IRQF_SHARED, DEVICE_NAME,NULL);
最后一个參数不能为NULL，我改动后为 &adc_data