基于Linux的XADC控制器模块的两种形式配置 - 全文

1、 简介

XADC是zynq芯片内部进行温度和电压检测的模块，通过（Xilinx Wiki - xadc.html）这篇wiki可以知道，XADC控制器有两种表现形式，一种是位于PS内部，即文档中提到的the PS-XADC interface for the PS software to control the XADC，另一种是位于PL内部，通过IP核的方式实现。目前常用的是第一种。

通过ug480_7Series_XADC这篇文档得知，The ADCs can access up to 17 external analog input channels，也就是除了内部原有的监测项外，XADC最多支持17路扩展通道，可以参看下图。

对硬件有了基本的了解后，就可以进行devicetree的设置了。

2、 devicetree配置

由于是在PS部分，XADC控制器设置就像其他控制器一样即可，system.hdf中给出了地址：

Devicetree设置如下：
xadc@f8007100 {
compatible= "xlnx,zynq-xadc-1.00.a";
reg =<0xf8007100 0x20>;
interrupts= <0 7 4>;
interrupt-parent = <&gic>;
clocks =<&pcap_clk>;

xlnx,channels {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
channel@0 {
reg= <0>;
};
channel@1 {
reg= <1>;
};
channel@8 {
reg= <8>;
};
};
};

这里只启用了三个channel，如果启用更多channel可以在devicetree中进行添加。

3、 kernel配置
内核中已经包含了xadc的驱动程序，位置是drivers\iio\adc，最后三个xilinx打头的文件。将驱动加入内核配置过程如下：

如果为了省事，也可以直接在defconfig文件中加入配置信息，这样默认是选中的。

4、 测试
加载devicetree，uimage，uramdisk后能在sys目录下找到检测信息：

打开in_temp0_raw能看到数字，注意，该数字是原始数字，需要转换才能得到正确的摄氏度。

该数字不断变化，表明温度在变化。其他电压信息类似。

为了更直观的展现监测信息，可以做一个用户app来打印，代码如下：
#define MAX_PATH_SIZE 200
#define MAX_NAME_SIZE 50
#define MAX_VALUE_SIZE 100

#define MAX_CMD_NAME_SIZE 100
#define MAX_UNIT_NAME_SIZE 50

#define SYS_PATH_IIO "/sys/bus/iio/devices/iio:device0"

#define VCC_INT_CMD "xadc_get_value_vccint"
#define VCC_AUX_CMD "xadc_get_value_vccaux"
#define VCC_BRAM_CMD "xadc_get_value_vccbram"
#define VCC_TEMP_CMD "xadc_get_value_temp"
#define VCC_EXT_CH_CMD "xadc_get_value_ext_ch"

static const int mV_mul = 1000;

static const int multiplier = 1 << 12;

static char gNodeName[MAX_NAME_SIZE];

enum EConvType
{
EConvType_None,
EConvType_Raw_to_Scale,
EConvType_Scale_to_Raw,
EConvType_Max
};

enum XADC_Param
{
EParamVccInt,
EParamVccAux,
EParamVccBRam,
EParamTemp,
EParamVAux0,
EParamMax
};

struct command
{
const enum XADC_Param parameter_id;
const char cmd_name[MAX_CMD_NAME_SIZE];
const char unit[MAX_UNIT_NAME_SIZE];
};

struct command command_list[EParamMax] = {
{EParamVccInt, VCC_INT_CMD, "mV"},
{EParamVccAux, VCC_AUX_CMD, "mV"},
{EParamVccBRam, VCC_BRAM_CMD, "mV"},
{EParamTemp, VCC_TEMP_CMD, "Degree Celsius"},
{EParamVAux0, VCC_EXT_CH_CMD, "mV"}
};

struct XadcParameter
{
const char name[MAX_NAME_SIZE];
float value;
float (* const conv_fn)(float,enum EConvType);
};

/*
struct XadcParameter gXadcData[EParamMax] = {
[EParamVccInt] = { "in_voltage0_vccint_raw", 0, conv_voltage},
[EParamVccAux] = { "in_voltage4_vccpaux_raw", 0, conv_voltage},
[EParamVccBRam]= { "in_voltage2_vccbram_raw", 0, conv_voltage},
[EParamTemp] = { "in_temp0_raw", 0, conv_temperature},
[EParamVAux0] = { "in_voltage8_raw", 0, conv_voltage_ext_ch}
};
*/

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

#include "xadc_core.h"

//utility functions
float conv_voltage(float input, enum EConvType conv_direction)
{
float result=0;

switch(conv_direction)
{
case EConvType_Raw_to_Scale:
result = ((input * 3.0 * mV_mul)/multiplier);
break;
case EConvType_Scale_to_Raw:
result = (input/(3.0 * mV_mul))*multiplier;
break;
default:
printf("Convertion type incorrect... Doing no conversion\n");
// intentional no break;
case EConvType_None:
result = input;
break;
}

return result;
}

float conv_voltage_ext_ch(float input, enum EConvType conv_direction)
{
float result=0;

switch(conv_direction)
{
case EConvType_Raw_to_Scale:
result = ((input * mV_mul)/multiplier);
break;
case EConvType_Scale_to_Raw:
result = (input/mV_mul)*multiplier;
break;
default:
printf("Convertion type incorrect... Doing no conversion\n");
// intentional no break;
case EConvType_None:
result = input;
break;
}

return result;
}

float conv_temperature(float input, enum EConvType conv_direction)
{
float result=0;

switch(conv_direction)
{
case EConvType_Raw_to_Scale:
result = ((input * 503.975)/multiplier) - 273.15;
break;
case EConvType_Scale_to_Raw:
result = (input + 273.15)*multiplier/503.975;
break;
default:
printf("Conversion type incorrect... Doing no conversion\n");
// intentional no break;
case EConvType_None:
result = input;
break;
}

return result;
}

void get_iio_node()
{
struct dirent **namelist;
int i,n;
char value=0;
int fd = -1;
char upset[20];
float raw_data=0;
float true_data=0;
int offset=0;
int currpos;

n = scandir(SYS_PATH_IIO, &namelist, 0, alphasort);

for (i=0; i < n; i++)
{
sprintf(gNodeName,"%s/%s", SYS_PATH_IIO, namelist[i]->d_name);

fd = open(gNodeName, O_RDWR );

if(strstr(gNodeName,"temp"))
{
if(strstr(gNodeName,"raw"))
{
offset=0;
while(offset<5)
{
lseek(fd,offset,SEEK_SET);
read(fd,&value,sizeof(char));
upset[offset]=value;
offset++;
}
upset[offset]='\0';
raw_data=atoi(upset);
true_data=conv_temperature(raw_data, EConvType_Raw_to_Scale);
printf("%s is %f cent\n",namelist[i]->d_name,true_data);
}
}
else if(strstr(gNodeName,"voltage"))
{
if(strstr(gNodeName,"raw"))
{
offset=0;
while(offset<5)
{
lseek(fd,offset,SEEK_SET);
read(fd,&value,sizeof(char));
upset[offset]=value;
offset++;
}
upset[offset]='\0';
raw_data=atoi(upset);
true_data=conv_voltage(raw_data, EConvType_Raw_to_Scale);
printf("%s is %f mv\n",namelist[i]->d_name,true_data);
}
}
close(fd);

}
}

int main(int argc, char *argv[])
{
get_iio_node();
return 0;
}

在编写这段代码时遇到好几个问题，首先用read函数取值取到的其实是文件中ASCII码字符，没有什么好办法只好改成一位一位读取存入字符串然后调用atoi函数转换为int数字。其次，用lseek函数获取文件大小时得到的值都为4096，但是这些文件并不是目录，不知道为何大小都显示的是Linux最基本的文件块大小，最后只好投机取巧根据每个文件中的数字位数进行取值，例如temp和vcc这些文件只有4位，那么就从文件中读4位。最后输出结果如下：

上图中温度为39度，和实际情况差不多。至此XADC驱动告一段落。