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嵌入式ADC驱动框架:通道控制 + 数据读取全流程剖析

mhr18 2025-06-29 17:37 3 浏览 0 评论

一个嵌入式操作系统或驱动框架中的 ADC(模拟数字转换器)驱动模块,用于管理 ADC 通道的配置、读取、启停等功能。以下是对各部分的详细解读:

一、基本结构和宏控制

#ifdef MR_USING_ADC
  • 条件编译宏,只有定义了 MR_USING_ADC 的情况下,ADC 驱动代码才会被编译进工程。

二、ADC 通道配置相关函数

1. adc_channel_set_configure

MR_INLINE int adc_channel_set_configure(struct mr_adc *adc, int channel, struct mr_adc_config config)

功能: 设置某个 ADC 通道是否启用。

关键点:

  • 检查通道索引是否越界(通过 adc->channels 位图大小计算最大通道数)。
  • 调用驱动提供的 channel_configure 接口来使能或禁用通道。
  • 用 adc->channels 位图记录通道的启用状态:
if (config.state == MR_ENABLE) MR_BIT_SET(adc->channels, (1 << channel)); // 置位对应通道 
else MR_BIT_CLR(adc->channels, (1 << channel)); // 清除对应通道

2. adc_channel_get_configure

MR_INLINE int adc_channel_get_configure(struct mr_adc *adc, int channel, struct mr_adc_config *config)

功能: 获取指定通道的配置状态。

实现:

  • 根据 adc->channels 位图判断该通道是否启用。

三、设备操作函数(open / close / read / ioctl)

1. mr_adc_open

static int mr_adc_open(struct mr_dev *dev)

功能: 打开 ADC 设备,调用底层驱动的 configure 接口使能 ADC 模块。


2. mr_adc_close

static int mr_adc_close(struct mr_dev *dev)

功能: 关闭 ADC 设备。

可选特性:

#ifdef MR_USING_ADC_AUTO_DISABLE
  • 若启用此宏,会在关闭设备时自动禁用所有开启的通道,并更新通道状态位图。

3. mr_adc_read

static ssize_t mr_adc_read(struct mr_dev *dev, void *buf, size_t count)

功能: 读取当前设备位置(即某个 ADC 通道)的数据,存入 buf 中。

细节解析:

  • 判断设备当前位置(即通道号)是否合法,且该通道是否启用(如果启用了 MR_USING_ADC_CHANNEL_CHECK 宏)。
  • 循环调用底层驱动的 read 函数读取多个 uint32_t 数据。
  • 读取失败时返回已成功读取的字节数,或第一个错误码。

4. mr_adc_ioctl

static int mr_adc_ioctl(struct mr_dev *dev, int cmd, void *args)

功能: 控制接口,处理 IO 控制命令。

支持的命令:

  • MR_IOC_ADC_SET_CHANNEL_CONFIG: 设置通道配置
  • MR_IOC_ADC_GET_CHANNEL_CONFIG: 获取通道配置
  • 其他命令返回不支持错误 MR_ENOTSUP

四、ADC 驱动注册函数

int mr_adc_register(struct mr_adc *adc, const char *path, struct mr_drv *drv)

功能: 注册一个 ADC 设备到系统设备管理中。

步骤如下:

  1. 初始化通道位图(adc->channels = 0)。
  2. 填充设备操作函数表(mr_dev_ops)。
  3. 调用通用设备注册函数 mr_dev_register,绑定驱动、路径、设备类型等信息。

五、结构关系梳理

struct mr_adc
└── struct mr_dev dev      // 基类设备对象
└── uint32_t channels      // 通道启用状态位图

struct mr_adc_ops
└── int (*configure)(...)          // 总体配置
└── int (*channel_configure)(...)  // 通道配置
└── int (*read)(...)               // 通道读取

通过设备抽象层和函数指针封装,不同平台/芯片的 ADC 驱动只需实现 mr_adc_ops 接口即可完成适配。


六、总结亮点与特性

特性

描述

抽象封装

通过设备结构体和操作表实现面向对象风格的驱动

通道管理

使用 channels 位图精确控制每一路 ADC 启停状态

条件编译

可裁剪功能(如自动关闭通道/检查通道使能状态)

统一接口

提供 open/read/ioctl 等标准设备操作接口

高可移植性

底层 ADC 驱动由 mr_adc_ops 接口抽象,平台无关


开源代码:

#include "include/device/mr_adc.h"

#ifdef MR_USING_ADC

MR_INLINE int adc_channel_set_configure(struct mr_adc *adc,
                                        int channel,
                                        struct mr_adc_config config)
{
    struct mr_adc_ops *ops = (struct mr_adc_ops *)adc->dev.drv->ops;

    if ((channel < 0) || (channel >= (sizeof(adc->channels) * 8))) {
        return MR_EINVAL;
    }

    int ret = ops->channel_configure(adc, channel, config.state);
    if (ret < 0) {
        return ret;
    }

    /* Enable or disable the channel */
    if (config.state == MR_ENABLE) {
        MR_BIT_SET(adc->channels, (1 << channel));
    } else {
        MR_BIT_CLR(adc->channels, (1 << channel));
    }
    return MR_EOK;
}

MR_INLINE int adc_channel_get_configure(struct mr_adc *adc,
                                        int channel,
                                        struct mr_adc_config *config)
{
    if ((channel < 0) || (channel >= (sizeof(adc->channels) * 8))) {
        return MR_EINVAL;
    }

    /* Get configure */
    config->state = MR_BIT_IS_SET(adc->channels, (1 << channel));
    return MR_EOK;
}

static int mr_adc_open(struct mr_dev *dev)
{
    struct mr_adc *adc = (struct mr_adc *)dev;
    struct mr_adc_ops *ops = (struct mr_adc_ops *)dev->drv->ops;

    return ops->configure(adc, MR_ENABLE);
}

static int mr_adc_close(struct mr_dev *dev)
{
    struct mr_adc *adc = (struct mr_adc *)dev;
    struct mr_adc_ops *ops = (struct mr_adc_ops *)dev->drv->ops;

#ifdef MR_USING_ADC_AUTO_DISABLE
    /* Disable all channels */
    for (size_t i = 0; i < (sizeof(adc->channels) * 8); i++) {
        if (MR_BIT_IS_SET(adc->channels, (1 << i)) == MR_ENABLE) {
            ops->channel_configure(adc, (int)i, MR_DISABLE);
            MR_BIT_CLR(adc->channels, (1 << i));
        }
    }
#endif /* MR_USING_ADC_AUTO_DISABLE */

    return ops->configure(adc, MR_DISABLE);
}

static ssize_t mr_adc_read(struct mr_dev *dev, void *buf, size_t count)
{
    struct mr_adc *adc = (struct mr_adc *)dev;
    struct mr_adc_ops *ops = (struct mr_adc_ops *)dev->drv->ops;
    uint32_t *rd_buf = (uint32_t *)buf;
    ssize_t rd_size;

#ifdef MR_USING_ADC_CHANNEL_CHECK
    /* Check if the channel is enabled */
    if ((dev->position < 0) || (MR_BIT_IS_SET(adc->channels, (1 << dev->position)) == MR_DISABLE)) {
        return MR_EINVAL;
    }
#endif /* MR_USING_ADC_CHANNEL_CHECK */

    for (rd_size = 0; rd_size < MR_ALIGN_DOWN(count, sizeof(*rd_buf)); rd_size += sizeof(*rd_buf)) {
        int ret = ops->read(adc, dev->position, rd_buf);
        if (ret < 0) {
            return (rd_size == 0) ? ret : rd_size;
        }
        rd_buf++;
    }
    return rd_size;
}

static int mr_adc_ioctl(struct mr_dev *dev, int cmd, void *args)
{
    struct mr_adc *adc = (struct mr_adc *)dev;

    switch (cmd) {
        case MR_IOC_ADC_SET_CHANNEL_CONFIG: {
            if (args != MR_NULL) {
                struct mr_adc_config config = *((struct mr_adc_config *)args);

                int ret = adc_channel_set_configure(adc, dev->position, config);
                if (ret < 0) {
                    return ret;
                }
                return sizeof(config);
            }
            return MR_EINVAL;
        }
        case MR_IOC_ADC_GET_CHANNEL_CONFIG: {
            if (args != MR_NULL) {
                struct mr_adc_config *config = (struct mr_adc_config *)args;

                int ret = adc_channel_get_configure(adc, dev->position, config);
                if (ret < 0) {
                    return ret;
                }
                return sizeof(*config);
            }
            return MR_EINVAL;
        }
        default: {
            return MR_ENOTSUP;
        }
    }
}

/**
 * @brief This function registers an adc.
 *
 * @param adc The adc.
 * @param path The path of the adc.
 * @param drv The driver of the adc.
 *
 * @return 0 on success, otherwise an error code.
 */
int mr_adc_register(struct mr_adc *adc, const char *path, struct mr_drv *drv)
{
    static struct mr_dev_ops ops = {mr_adc_open,
                                    mr_adc_close,
                                    mr_adc_read,
                                    MR_NULL,
                                    mr_adc_ioctl,
                                    MR_NULL};

    MR_ASSERT(adc != MR_NULL);
    MR_ASSERT(path != MR_NULL);
    MR_ASSERT(drv != MR_NULL);
    MR_ASSERT(drv->ops != MR_NULL);

    /* Initialize the fields */
    adc->channels = 0;

    /* Register the adc */
    return mr_dev_register(&adc->dev, path, MR_DEV_TYPE_ADC, MR_O_RDONLY, &ops, drv);
}

#endif /* MR_USING_ADC */

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