02 ADC 采集应用

本章节介绍 GK7206 的 ADC（模数转换器）采集应用示例 —— sample_lsadc。该应用演示了通过 /dev/lsadc 设备节点读取 ADC 通道数据的功能，支持单步扫描和连续扫描两种工作模式。

应用源码位于 SDK 目录 sample/lsadc/，是一个简单的硬件外设访问示例，展示了如何通过 Linux 字符设备接口与硬件驱动交互。

1 应用概述

1.1 功能特性

  • 双扫描模式：支持单步扫描和连续扫描两种工作模式
  • 多通道选择：支持选择不同的 ADC 输入通道
  • 交互式操作：通过命令行交互选择模式和通道
  • 实时数据显示：实时打印 ADC 采集的数值
  • 低内存占用：内存占用极小，无复杂依赖

1.2 技术参数

参数值
设备节点/dev/lsadc
扫描模式单步扫描、连续扫描
采样间隔1 秒（可调整）
采集次数20 次（默认）
内存占用极小
内核模块需加载 xm_lsadc.ko

1.3 目录结构

sample/lsadc/
├── Makefile              # 构建脚本
└── sample_lsadc.c       # 主程序

2 编译与部署

2.1 前置条件

在编译本应用之前，请确保已完成以下准备工作：

  1. SDK 环境已搭建：参照 SDK 编译 完成交叉编译工具链和 SDK 配置
  2. 内核模块已加载：需加载 xm_lsadc.ko 模块

2.2 编译应用

# 进入 sample 目录
cd <SDK_PATH>/sample

# lsadc 不在顶层 objects，需单独编译
make -C lsadc clean && make -C lsadc

提示

lsadc 示例不在顶层 Makefile 的 objects 列表中，需要单独编译。

2.3 部署到板端

# 使用 SCP 传输到开发板
scp sample/lsadc/sample_lsadc root@<板端IP>:/tmp/

# 或通过 TFTP 下载
tftp -g -r sample_lsadc <板端IP>

相关信息

由于本应用体积很小，可以直接放在 /tmp 运行。

2.4 运行应用

# 添加执行权限
chmod +x /tmp/sample_lsadc

# 加载内核模块（首次运行需要）
insmod /opt/ko/xm_lsadc.ko

# 运行应用（交互式）
./sample_lsadc

2.5 预期输出

启动界面

=============== LSADC TEST ===============
0:single step scan mode
1:continuous scan mode
please select the mode:

单步扫描模式（选择模式 0）

选择通道后：

please select the channel:
0
get value:1234,chn[0]
get value:1235,chn[0]
get value:1233,chn[0]
get value:1236,chn[0]
get value:1234,chn[0]
get value:1237,chn[0]
get value:1232,chn[0]
get value:1238,chn[0]
get value:1235,chn[0]
get value:1239,chn[0]
get value:1233,chn[0]
get value:1236,chn[0]
get value:1234,chn[0]
get value:1237,chn[0]
get value:1232,chn[0]
get value:1238,chn[0]
get value:1235,chn[0]
get value:1239,chn[0]
get value:1233,chn[0]
get value:1236,chn[0]

预期现象：

  • 循环打印 20 次 get value:<ADC值>,chn[<通道>]
  • 每秒打印 1 次（usleep(1000*1000)）
  • ADC 值范围：0~4095（12位ADC）
  • ADC 值随输入电压变化
  • 20次后自动退出

连续扫描模式（选择模式 1）

选择通道后：

please select the channel:
0
get value:1234,chn[0]
get value:1235,chn[0]
get value:1233,chn[0]
get value:1236,chn[0]
get value:1234,chn[0]
get value:1237,chn[0]
get value:1232,chn[0]
get value:1238,chn[0]
get value:1235,chn[0]
get value:1239,chn[0]
get value:1233,chn[0]
get value:1236,chn[0]
get value:1234,chn[0]
get value:1237,chn[0]
get value:1232,chn[0]
get value:1238,chn[0]
get value:1235,chn[0]
get value:1239,chn[0]
get value:1233,chn[0]
get value:1236,chn[0]

预期现象：

  • 循环打印 20 次 get value:<ADC值>,chn[<通道>]
  • 每秒打印 1 次
  • ADC 值随输入电压变化
  • 20次后自动退出

退出方式

  • 自动退出：采集 20 次后自动退出
  • 手动退出：按 Ctrl+C 强制退出

错误情况

fail to open file:/dev/lsadc

原因：xm_lsadc.ko 内核模块未加载 解决：insmod /opt/ko/xm_lsadc.ko

adc model select error.

原因：模式参数无效 解决：确保输入 0 或 1

2.5 交互操作

单步扫描模式

please select the mode: 0
please select the channel: 0
get value:1234,chn[0]
get value:1235,chn[0]
...

连续扫描模式

please select the mode: 1
please select the channel: 0
get value:1234,chn[0]
get value:1235,chn[0]
...

3 内部执行逻辑详解

3.1 应用架构

本应用采用简单的交互式架构：

int main(void)
{
    int mode, chn;

    // 显示菜单
    printf("=============== LSADC TEST ===============\n");
    printf("0:single step scan mode\n");
    printf("1:continuous scan mode\n");
    printf("please select the mode:\n");

    // 获取用户输入
    scanf("%d", &mode);

    // 根据 mode 选择扫描模式
    switch(mode) {
        case 0:
            printf("please select the channel:\n");
            scanf("%d", &chn);
            sample_lsadc_single_step_scan_mode(mode, chn);
            break;
        case 1:
            printf("please select the channel:\n");
            scanf("%d", &chn);
            sample_lsadc_continuous_scan_mode(mode, chn);
            break;
        default:
            printf("invalid mode\n");
            break;
    }

    return 0;
}

3.2 单步扫描模式

单步扫描模式每次采集需要启动→获取→停止的完整流程：

xmedia_s32 sample_lsadc_single_step_scan_mode(lsadc_scan_mode mode, xmedia_s32 chn)
{
    int i, value;
    int fd = open(DEV_FILE, O_RDWR);  // 打开 /dev/lsadc

    if (fd < 0) {
        fprintf(stderr, "fail to open file:%s\n", DEV_FILE);
        return -1;
    }

    // 选择扫描模式
    if(ioctl(fd, LSADC_IOC_MODEL_SEL, &mode) < 0) {
        fprintf(stderr, "adc model select error.\n");
        goto exit;
    }

    // 使能通道
    if(ioctl(fd, LSADC_IOC_CHN_ENABLE, &chn) < 0) {
        fprintf(stderr, "enable chn %d error.\n", chn);
        goto exit;
    }

    // 循环采集 20 次
    for(i = 0; i < 20; i++) {
        // 启动 ADC
        if(ioctl(fd, LSADC_IOC_START) < 0) {
            fprintf(stderr, "start lsadc error.\n");
            goto exit;
        }

        // 获取通道值
        value = ioctl(fd, LSADC_IOC_GET_CHNVAL, &chn);
        printf("get value:%d,chn[%d]\n", value, chn);
        usleep(1000 * 1000);  // 等待 1 秒

        // 停止 ADC
        if(ioctl(fd, LSADC_IOC_STOP) < 0) {
            fprintf(stderr, "stop lsadc error.\n");
        }
    }

exit:
    // 清理资源
    if(ioctl(fd, LSADC_IOC_STOP) < 0) {
        fprintf(stderr, "stop lsadc error.\n");
    }
    if(ioctl(fd, LSADC_IOC_CHN_DISABLE, &chn) < 0) {
        fprintf(stderr, "disable chn %d error.\n", chn);
    }
    close(fd);
    return 0;
}

3.3 连续扫描模式

连续扫描模式只需启动一次，然后持续获取数据：

xmedia_s32 sample_lsadc_continuous_scan_mode(lsadc_scan_mode mode, xmedia_s32 chn)
{
    int i, value;
    int fd = open(DEV_FILE, O_RDWR);

    if (fd < 0) {
        fprintf(stderr, "fail to open file:%s\n", DEV_FILE);
        return -1;
    }

    // 选择扫描模式
    if(ioctl(fd, LSADC_IOC_MODEL_SEL, &mode) < 0) {
        fprintf(stderr, "adc model select error.\n");
        goto exit;
    }

    // 使能通道
    if(ioctl(fd, LSADC_IOC_CHN_ENABLE, &chn) < 0) {
        fprintf(stderr, "enable chn %d error.\n", chn);
        goto exit;
    }

    // 启动 ADC（只启动一次）
    if(ioctl(fd, LSADC_IOC_START) < 0) {
        fprintf(stderr, "start lsadc error.\n");
        goto exit;
    }

    // 循环获取数据
    for(i = 0; i < 20; i++) {
        value = ioctl(fd, LSADC_IOC_GET_CHNVAL, &chn);
        printf("get value:%d,chn[%d]\n", value, chn);
        usleep(1000 * 1000);  // 等待 1 秒
    }

exit:
    // 清理资源
    if(ioctl(fd, LSADC_IOC_STOP) < 0) {
        fprintf(stderr, "stop lsadc error.\n");
    }
    if(ioctl(fd, LSADC_IOC_CHN_DISABLE, &chn) < 0) {
        fprintf(stderr, "disable chn %d error.\n", chn);
    }
    close(fd);
    return 0;
}

3.4 IOCTL 命令

应用使用以下 IOCTL 命令与驱动交互：

命令功能参数
LSADC_IOC_MODEL_SEL选择扫描模式0=单步，1=连续
LSADC_IOC_CHN_ENABLE使能通道通道号
LSADC_IOC_CHN_DISABLE禁用通道通道号
LSADC_IOC_START启动 ADC无
LSADC_IOC_STOP停止 ADC无
LSADC_IOC_GET_CHNVAL获取通道值通道号

3.5 ADC 值的含义

ADC 返回的值是一个整数，范围通常在 0~4095 之间（12 位 ADC）。该值与输入电压成正比：

电压 = (ADC值 / 4095) × 参考电压

例如，如果参考电压为 3.3V，ADC 值为 2048，则输入电压约为：

电压 = (2048 / 4095) × 3.3V ≈ 1.65V

4 关键编程要点

4.1 设备节点操作

Linux 字符设备的标准操作模式：

// 打开设备
int fd = open("/dev/lsadc", O_RDWR);

// IOCTL 控制
ioctl(fd, LSADC_IOC_MODEL_SEL, &mode);

// 关闭设备
close(fd);

4.2 错误处理

每个 IOCTL 调用都应检查返回值：

if(ioctl(fd, LSADC_IOC_START) < 0) {
    fprintf(stderr, "start lsadc error.\n");
    goto exit;  // 跳转到清理代码
}

4.3 资源清理

使用 goto 进行统一的资源清理：

exit:
    // 禁用通道
    if(ioctl(fd, LSADC_IOC_CHN_DISABLE, &chn) < 0) {
        fprintf(stderr, "disable chn %d error.\n", chn);
    }
    // 关闭设备
    close(fd);
    return 0;
}

5 常见问题排查

问题可能原因解决方案
fail to open file:/dev/lsadc设备节点不存在检查 xm_lsadc.ko 模块是否加载
adc model select error模式参数无效检查 mode 是否为 0 或 1
enable chn X error通道号无效检查通道号是否在有效范围内
ADC 值始终为 0输入未连接或电压过低检查硬件连接
ADC 值始终为 4095输入电压过高或超过参考电压检查输入电压范围

6 参考链接