ADC驱动程序编写

一. adc框架架构

adc框架 = dts框架 + paltform框架 + iio框架

dts框架，前文设备树子设备的框架。

platform框架，简化设备与驱动的联系，api接口更隐蔽了。

iio框架，专门用于管理adc或dac驱动程序。

二. adc驱动开发流程

有一个新的编写程序框架概念：从结尾往源头编写驱动程序。下面是编写的一个思路流程：

驱动程序

├─ 驱动入口函数
│  ├─ 注册平台设备驱动
│     └─ 平台设备驱动结构体--adc_driver
├─ 驱动出口函数
│  ├─ 注销平台设备驱动
│     └─ 平台设备驱动结构体--adc_driver
├─ 平台设备驱动结构体--adc_driver
│  ├─ probe
│  ├─ remove
│  └─ driver
│     └─ of_match_table
├─ probe
│  ├─ 注册字符设备驱动
│  └─ 获取iio通道
├─ remove
│  └─ 注销字符设备驱动
├─ of_match_table
├─ file_operations--操作函数集
│     ├─ .owner
│     ├─ .open
│     ├─ .write
│     ├─ .read
│     └─ .adc_dev_ioctl
└─ 编写操作函数

总体驱动开发流程如上所示，其中主要以dts框架下注册一个字符驱动设备为核心，在其中通过platform平台设备开发简化设备树注册流程，再通过iio驱动的api接口–ioctl函数，去读取adc数据。

其中有个新的知识点，iio驱动的api接口，通过接受命令符，使用api接口使用adc通道，最终读取数据发送至用户空间。

/*********************************************************************
 * @fn      adc_dev_ioctl
 *
 * @brief   iio子系统的api函数，完成指定命令，主要为读取数据

 * @param   file：读取设备参数    cmd：ioctl操作的命令     arg：用户空间的地址

 * @return  none
 */
long adc_dev_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
    int error;      //错误判断参数

    int scale;


    switch (cmd)
    {   
    //情况1
    case CMD_READ_SCALE:
        error = iio_read_channel_raw(adcdevice.adc_channel, &scale);          //iio子系统api函数：获取adc通道数据
        //错误判断
        if(error != 0)
        {
            printk("iio read channel error!!! \n");
            return -1;
        }

        error = copy_to_user((int *)arg, &scale, sizeof(scale));
        if(error != 0)
        {
            printk("copy to user error!!! \n");
            return -2;
        }


        break;

    //默认情况
    default:
        break;

    }

    return 0;
}

App应用程序编写

一. Linux文件流读取

在ADC驱动编写中，需要连续不断的读取传感器数据，该情况下，不能使用cat命令一次次读取数据，需要编写对应的APP软件。同时对比ioctl，文件流读取方式专门对项目中需要读取数据的部分，ioctl为iio通道的api函数，面对少量数据的读取，且有一定的泄露风险（tip：因为通过命令的形式去使得读取数据）。

接下来介绍几个关键的API函数。

1. 打开文件流

打开文件流使用fopen函数，函数原型如下：
FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode)

函数参数和返回值含义如下：
pathname：需要打开的文件流路径。
mode：打开方式，可选的打开方式如下图：

返回值：NULL，打开错误；其他值，打开成功的文件流指针，为 FILE 类型。

2. 关闭文件流

关闭文件流使用函数 fclose，函数原型如下：
int fclose(FILE *stream)

函数参数和返回值含义如下：
stream：要关闭的文件流指针。

返回值：0，关闭成功；EOF，关闭错误。

3. 读取文件流

要读取文件流使用 fread 函数，函数原型如下：
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream)

fread 函数用于从给定的输入流中读取最多 nmemb 个对象到数组 ptr 中，函数参数和返回值含义如下：
ptr：要读取的数组中首个对象的指针。
size：每个对象的大小。
nmemb：要读取的对象个数。
stream：要读取的文件流。

返回值：返回读取成功的对象个数，如果出现错误或到文件末尾，那么返回一个短计数值(或者 0)。

4. 写文件流

要向文件流写入数据，使用 fwrite 函数，函数原型如下：
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

fwrite 函数用于向给定的文件流中写入最多 nmemb 个对象，函数参数和返回值含义如下：
ptr：要写入的数组中首个对象的指针。
size：每个对象的大小。
nmemb：要写入的对象个数。
stream：要写入的文件流。

返回值：返回成功写入的对象个数，如果出现错误或到文件末尾，那么返回一个短计数值(或者 0)。

5. 格式化输入文件流

fscanf 函数用于从一个文件流中格式化读取数据，fscanf 函数在遇到空格和换行符的时候就会结束。前面我们说了 IIO 框架下的 sysfs 文件内容都是字符串，因此我们在读取的时候就需要使用字符串读取格式。在这里就可以使用 fscanf 函数来格式化读取文件内容，函数原型如下：
int fscanf(FILE *stream, const char *format, ,[argument...])

fscanf用法和scanf类似，函数参数和返回值含义如下：
stream：要操作的文件流。
format：格式。
argument：保存读取到的数据。

返回值：成功读取到的数据个数，如果读到文件末尾或者读取错误就返回 EOF。

6. 程序源码

该部分程序目的是连续不断读取传感器数据，在程序中，传感器数据保存在xx文件中，通过file_data_read函数，去获取传感器数据。

 /*
 * @description			: 读取指定文件内容
 * @param - filename 	: 要读取的文件路径
 * @param - str 		: 读取到的文件字符串
 * @return 				: 0 成功;其他 失败
 */
static int file_data_read(char *filename, char *str)
{
	int ret = 0;
	FILE *data_stream;

    data_stream = fopen(filename, "r"); /* r:只读打开 */
    if(data_stream == NULL) {
		printf("can't open file %s\r\n", filename);
		return -1;
	}
    //fscanf:格式化读取文件内容---IIO框架下的sysfs文件内容都是字符串的形式，因此读取时需用字符串的读取方式
	ret = fscanf(data_stream, "%s", str);       
    if(!ret) {
        printf("file read error!\r\n");
    } else if(ret == EOF) {
        /* 读到文件末尾的话将文件指针重新调整到文件头 */
        fseek(data_stream, 0, SEEK_SET);  
    }
	fclose(data_stream);	/* 关闭文件 */	
	return 0;
}

程序主要流程如下，fopen函数将文件以只读打开返回文件流指针到data_stream，data_stream为该文件的的唯一句柄，后续操作都需通过该句柄访问文件；fscanf函数格式化读取文件内容到str；最后通过fclose关闭文件。

二. 读取adc数据

读取adc数据部分主要由调用其他函数完成，程序如下：

 /*
 * @description	: 获取adc数据
 * @param - dev : 设备结构体
 * @return 		: 0 成功;其他 失败
 */
static int sensor_read(struct adc_dev *dev)
{
	int ret = 0;
	char str[50];

	SENSOR_FLOAT_DATA_GET(ret, IN_VOLTAGE_SCALE, str, scale);
	SENSOR_INT_DATA_GET(ret, IN_VOLTAGE3_RAW, str, raw);

	/* 转换得到实际的电压值 */
	dev->act = (dev->scale * dev->raw)/1000.f;
	return ret;
}

其中，SENSOR_FLOAT_DATA_GET和SENSOR_INT_DATA_GET函数实际为调用上一章节读取文件流数据函数，且其中文件路径file_path[index]需与sensor_read函数中文件索引对应。

/* 字符串转数字，将浮点小数字符串转换为浮点数数值 */
#define SENSOR_FLOAT_DATA_GET(ret, index, str, member)\
	ret = file_data_read(file_path[index], str);\
	dev->member = atof(str);\               //将字符串转化为浮点数
	
/* 字符串转数字，将整数字符串转换为整数数值 */
#define SENSOR_INT_DATA_GET(ret, index, str, member)\
	ret = file_data_read(file_path[index], str);\
	dev->member = atoi(str);\               //将字符串转化为整数
	
/* adc iio框架对应的文件路径 */
static char *file_path[] = {
	"/sys/bus/iio/devices/iio:device0/in_voltage_scale",
	"/sys/bus/iio/devices/iio:device0/in_voltage3_raw",
};

/* 文件路径索引，要和file_path里面的文件顺序对应 */
enum path_index {
	IN_VOLTAGE_SCALE = 0,
	IN_VOLTAGE3_RAW,
};

三. 应用主程序

理解完上述两个函数的程序原理，接下来的main函数编写就十分简单了。在main函数中，在循环内一直调用sensor_read函数，并将获得的数据储存在结构体adc内，然后不断打印出结构体内的值。

/*
 * adc数据设备结构体
 */
struct adc_dev{
	int raw;
	float scale;
	float act;
};

struct adc_dev adc;

/*
 * @description		: main主程序
 * @param - argc 	: argv数组元素个数
 * @param - argv 	: 具体参数
 * @return 			: 0 成功;其他 失败
 */
int main(int argc, char *argv[])
{
	int ret = 0;
	int fd;

	if (argc != 1) {
		printf("Error Usage!\r\n");
		return -1;
	}

    open("/dev/adc", O_RDWR);   //O_RDWR：打开驱动程序读和写
    if(fd < 0)
    {
        printf("open error\n");
        return -1;
    }

	while (1) {
		ret = sensor_read(&adc);
		if(ret == 0) { 			/* 数据读取成功 */
			printf("\r\n原始值:\r\n");
			printf("ADC原始值：%d，电压值：%.3fV\r\n", adc.raw, adc.act);       
            /*  %.3f：格式化输出字符串，以规范的格式输出float型，占宽3列右对齐
                不足三位在前面有空格补齐，多于三位以实际宽度输出。小数点也占1位。
            */
		}
		usleep(100000); /*100ms */
	}
	return 0;
}

至此，通过文件流方式读取数据App应用程序编写完成。