基于Linux-2.6.16的高速模数转换器的应用

1 引言

    在嵌入式系统中基于ARM微核的嵌入式处理器已经成为市场主流。随着ARM技术的广泛应用，建立面向ARM构架的嵌入式操作系统成为测量行业的热点问题。在LINUX操作系统中添加新的外部设备时，只需为其添加对应的驱动程序即可。介绍另一种驱动程序的编写方式，即采用MISC类设备。其实质也是一个字符设备。可将用户各种不同的驱动设备类型合成到一种类型中，共用一个主设备号，通过不同的次设备号和设备节点名来区分。可方便管理这些驱动模块。字符型的驱动设备模块在挂载时都要分配主设备号、次设备号和创建设备节点名，在卸载驱动设备时还必须同时删掉设备节点名。通过采用MISC类设备，在挂载设备驱动时无须再用到mknod命令分配主设备号、次设备号和创建设备节点名，在insmodl挂载之后，只须mdev—s就能自动装配/dev目录下的设备文件。

2 AD7859L的引脚功能描述和寄存器

    AD7859L的引脚功能描述如表1所示。

    AD7859L包含一个控制寄存器，A/D转换输出寄存器，状态寄存器，测试寄存器和10位校正寄存器。控制寄存器只能写入，A／D转换输出寄存器和状态寄存器只能读取，测试寄存器和校正寄存器是可读可写的。

    向AD7859L写入数据时，数据宽度必须是16位。16位数据写入AD7859L时，既可作为一个16位字，也可作为2个8位字节，取决于引脚W/B上的逻辑电平。当W/B接高电平时，16位数据从DB0传输到DBl5，DB0为最低位，DBl5为最高位。当W/B接低电平时，引脚DB8/HBEN作为高字节使能，2个8位字节的数据从DB0传输到DB7，DB0为最低位，DB7为最高位。当以2个8位字节写入数据时，必须先写低字节，再写高字节。16位数据的最高2位ADDRl、ADDR0，通过编码决定访问哪一个寄存器，后面的14位数据写入该寄存器。表2为编码分布。

   读寄存器时必须先设置控制寄存器的DB6和DB7位，即RDSLTO和RDSLTl。这2位通过编码决定访问哪一个寄存器。上电时这2位初始值是00，因此读取操作访问的寄存器是A／D转换输出寄存器。同写寄存器一样，字模式或者字节模式均可以。当以字节模式读校正寄存器时，必须先读低字节。

3 AD7859L驱动程序

    操作系统一般提供设备驱动程序完成对特定硬件的控制，以建立应用程序和设备之间的抽象接口，而不是应用程序直接操作硬件。设备驱动程序实际上是操作硬件的软件，是内核中具有最高特权级的、驻留内存的、可共享的底层硬件处理例程。

    采用MISC类设备来添加AD7859L驱动。AD7859L的结构体定义语句如下：

   

    从2．6版本内核开始引入了platform这个概念，在开发底层驱动程序时，首先要确认设备的地址、中断向量号。在内核中添加AD7859L的地址、中断号、设备节点名。设备驱动在加载时首先需要调用的入口函数module_init()，该函数完成设备驱动的初始化工作，如寄存器置位、结构体赋值等，其中最重要的工作就是向内核注册该设备。在应用程序中打开设备文件，然后利用ioctl()函数向驱动传递各种控制命令。每一次A/D转换完成后都会产生中断，调用中断响应函数，将转换好的数据写到缓冲区中。当用户需要读取A／D转换的数据时，通过调用read()函数，读取缓冲区数据。驱动程序结构如图1所示。

3．1 平台资源

    在2．6内核中将每个设备的资源用结构platform_device描述，该结构体在／include／linux／platform_device．h中定义。AD7859L驱动的平台资源如下。在文件／arch／arm／roach—s3c2410／devs．c中添加下述结构体。

    该宏定义在map．h文件中。第二组描述了AD7859L设备的中断向量号。flags描述资源类型，设备驱动会根据flags来获取相应的资源信息。在结构体static struct platform_device*smdk2410_devices[]__initdata添加上述s3c_device_ad7859adc平台资源。该结构体在／arch／arm／mach—s3c2410／mach—smdk2410．C文件中定义。

3．2 MISC类设备

    在AD7859L的结构体内创建一个miscdevice类型设备驱动的结构体指针，增添一个misc类型设备。该结构体在/include／miscdevice．h中定义。

    在AD7859L驱动的probe函数中调用misc_register(stmctmiscdevice*misc)函数，对misc类设备注册，这个函数会为内核注册一个misc类型设备，如果minor被设置为MISCDYNAMIC_MINOR，系统会动态的为该设备分配一个次设备号，用以区分其他的设备。不同类型的设备调用的设备注册和注销函数有所不同。misc类设备的注销函数为misc_deregister(struct miscdevice}misc)。成功均返回零，否则返回一个错误代码。

   
3．3 应用

    测试的应用程序相对简单，利用open函数打开设备文件，通过ioctl函数设置AD7859L的各个采样参数，包括选择哪几路通道进行采样，采样的时间间隔，采样的方式等等。利用read函数读取缓冲区数据，在程序退出时调用close函数关闭设备文件。

4 结语

    AD7859L是一款高速、低功耗的模数转换器，在测量行业有着很广阔的应用前景。随着大家对Linux的认可，嵌入式Linux会被越来越多的人所接受。通过介绍在Linux下以MISC类设备方式开发AD7859L的设备驱动程序，让大家更清楚的理解MISC类型设备的操作方法。