从模拟到数字，一文读懂OneOS驱动ADC

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。

	函数	路径	所属层
由上往下执行	os_device_control()	drivers\device.c	设备管理层（所有设备通用的函数接口）
_adc_control()	drivers\misc\adc.c	设备框架层（同类设备的抽象）
stm32_adc_enabled()	drivers\hal\st\drivers\drv_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。

	函数	路径	所属层
由上往下执行	stm32_adc_probe()	drivers\hal\st\drivers\drv_adc.c	设备驱动层
os_hw_adc_register()	drivers\misc\adc.c	设备框架层
os_device_register()	drivers\device.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：drivers\hal\st\drivers\drv_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：drivers\bus\bus.h

2.2.2 设备框架层

位置：drivers\misc\adc.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：drivers\device.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drivers\device.c

②位置kernel\include\os_list.h

③os_list_add函数的定义：

位置：kernel\include\os_list.h

④链表结点的定义：

位置：kernel\include\os_list.h

ADC demo运行流程

demo文件位置：demos\driver\adc_test.c

由上往下

由

左往右执行

os_device_find()

（device.c）

os_device_open()

（device.c）

os_device_control()

（device.c）

_adc_control()

（adc.c）

stm32_adc_enabled()

（drv_adc.c）

os_device_read_nonblock()

（device.c）

_adc_read()

（adc.c）

os_adc_read()

（adc.c）

stm32_adc_read()

（drv_adc.c）

os_device_control()

（device.c）

_adc_control()

（adc.c）

stm32_adc_enabled()

（drv_adc.c）

os_device_close()

（device.c）

路径	①	drivers\device.c
②	drivers\misc\adc.c
③	drivers\hal\st\drivers\drv_adc.c

adc_sample()函数部分运行过程分析：

adc_test.c【int adc_sample(int argc, char **argv)】
函数(由上往下执行)	语句(由上往下执行)	功能
os_device_find(argv[1]) 功能：由设备名称“argv[1]”寻找设备位置：OneOS\drivers\device.c	os_sem_wait(&dev_sem,OS_WAIT_FOREVER);	信号量等待
for循环	在链表“os_device_list”中寻找该设备
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”）
os_sem_post(&dev_sem); return OS_NULL;	未找到设备则释放信号量并返回“OS_NULL”
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：OneOS\drivers\device.c	os_sem_wait(&dev->sem, OS_WAIT_FOREVER);	信号量等待
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”
os_sem_post(&dev->sem);	释放信号量
os_plug_get("device", dev->name); return result;	plug->ref_count++; 返回“OS_EOK”
os_device_control(adc_dev, OS_ADC_CMD_ENABLE, OS_NULL); 位置：OneOS\drivers\device.c	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
os_sem_wait(&dev->sem, OS_WAIT_FOREVER);	信号量等待
dev->ops->control(dev, cmd, arg);	进入“_adc_control()”
os_sem_post(&dev->sem); return ret;	释放信号量; 返回“_adc_control()”的返回结果
_adc_control(struct os_device dev, int cmd, void args) 由os_device_control()函数进入位置：OneOS\drivers\misc\adc.c	switch语句	由输入的cmd：OS_ADC_CMD_ENABLE在switch语句中进行匹配
adc->ops->adc_enabled(adc, OS_TRUE); return result;	执行stm32_adc_enabled()然后返回其执行结果
stm32_adc_enabled() 由_adc_control()函数进入位置：OneOS\drivers\hal\st\drivers\drv_adc.c	/	使能设备，返回OS_EOK
os_device_read_nonblock(adc_dev, adc_channel, &adc_databuf, sizeof(adc_databuf)); 位置：OneOS\drivers\device.c	dev->ops->read(dev, pos, buffer, size);	进入“_adc_read()”函数涉及结构体：
return count;	返回“_adc_read()”执行结果
_adc_read(struct os_device dev, os_off_t pos, void buffer, os_size_t size)	for循环
	return i;	返回执行os_adc_read()的次数