SSU_ADC使用参考

REVISION HISTORY¶

Revision No.	Description	Date
1.0	Initial release	10/30/2022

1. 概述¶

1.1. 概述¶

CHIP有两部分的ADC，包括10bit精度的SAR-ADC和12bit精度的PWM-ADC。

SAR-ADC有2个Channel，获取到的值范围在0~0x3ff之间，参考电压有两个挡位，分别为1.8V和1.0V。

PWM-ADC有24个Channel，获取到的值的范围在0~0xFFF之间，参考电压有三个挡位。分别为1.5V、3.3V和1.8V。

1.2. 说明¶

ADC的主要功能是将连续变量的模拟信号转换为离散的数字信号，即可以将输入电压V转换为表示一定比例下的寄存器数值，当已知参考电压，计算公式为：

电压 = （寄存器数值 / 满量程）* 参考电压

因此SAR-ADC和PWM-ADC的主要功能都是模数转换，两者的区别在于：SAR-ADC只支持Freerun模式下的不间断采样，而PWM-ADC支持设定通道采样顺序、多种触发方式下的间断或不间断采样，并且允许DMA模式下的采样数值存储，具体展开如下：

Regular Channel / Inject Channel采样，Regular Channel的采样模式更多是在空闲状态下的电压采样，而Inject Channel的采样模式则更多是使用在某个特定时刻的电压检测，因为Inject Channel的采样会优先于Regular Channel。
Regular Channel的采样序列所能支持的最大通道数为23个ADC采样通道，Inject Channel的采样序列所能支持的最大通道数为12个ADC采样通道。
在触发模式方面，Regular Channel / Inject Channel采样都支持PWM触发、SW触发、External触发，差异的地方是Inject Channel不支持Freerun模式，而Regular Channel支持，并且支持设置Freerun模式下每个通道之间的的采样间隔时间。
在采样模式方面，Regular Channel / Inject Channel都支持Single / Continuous模式，即完成一个采样序列之后是选择继续采样还是停止采样。
为了应对高速采样模式下，寄存器数值不能及时存储的问题，支持开启ADC的DMA模式，可以将数据暂时存储于内存中，等到需要的时候再去对应地址获取。

2. Kernel Space配置¶

2.1. SAR-ADC¶

2.1.1. menuconfig配置¶

Device Drivers --->

    [*] SStar SoC platform drivers --->

        <*> sar driver

2.1.2. DTS配置¶

1.    sar： sar {
2.        compatible = "sstar,infinity-sar";
3.        clocks = <&CLK_sar>;
4.        reg = <0x1F002800 0x200>;
5.        status = "ok";
6.    };

2.1.3. Padmux配置¶

SAR-ADC无需进行padmux的配置。

2.1.4. 驱动路径¶

kernel/drivers/sstar/sar/mdrv_sar.c

2.2. PWM-ADC¶

2.2.1. menuconfig配置¶

Device Drivers --->

    [*] SStar SoC platform drivers --->

        [*] PWM OUT driver

2.2.2. DTS配置¶

7.    pwmout： pwmout {
8.         compatible = "sstar,pmwout";
9.         reg = <0x1F203600 0x200>, <0x1F200E00 0x200>;
10.        clocks = <&CLK_pwm_adc>;
11.        interrupts = <GIC_SPI INT_FIQ_ADC_FIQ IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
12.        frequency = <12000000>;
13.        /*
14.         * reference voltage setting
15.         * 0->1.5V
16.         * 1->3.3V
17.         * 2->1.8V
18.         */
19.        voltage = <0>;
20.        //chan-sel = <0 1 2>;
21.        //chan-num = <3>;
22.        status = "okay";
23.    };

属性	描述	备注
compatible	用于匹配驱动进行驱动注册	禁止修改
reg	寄存器映射的物理地址	禁止修改
clock	时钟节点	禁止修改
interrupts	中断号及属性	禁止修改
frequency	时钟频率	根据需要配置
voltage	参考电压的挡位设置	根据需要配置，0表示1.5V，1表示3.3V，2表示1.8V
chan-sel	表示初始化的时候要加入采样的具体通道序号	根据需要配置，搭配chan-num使用
chan-num	表示初始化的时候要加入采样的总通道个数	根据需要配置，搭配chan-sel使用
status	驱动开关	根据需要配置，okay/disabled

如果设备树中没有配置chan-sel和chan-num，则采样序列中会默认存在一个无效channel

2.2.3. Padmux配置¶

1.    <PAD_SAR_ADC_0   PINMUX_FOR_ADC0_MODE1   MDRV_PUSE_PWMADC0>,
2.    <PAD_SAR_ADC_1   PINMUX_FOR_ADC1_MODE1   MDRV_PUSE_PWMADC1>,
3.    <PAD_SAR_ADC_2   PINMUX_FOR_ADC2_MODE1   MDRV_PUSE_PWMADC2>,
4.    <PAD_SAR_ADC_3   PINMUX_FOR_ADC3_MODE1   MDRV_PUSE_PWMADC3>,
5.    <PAD_SAR_ADC_4   PINMUX_FOR_ADC4_MODE1   MDRV_PUSE_PWMADC4>,
6.    <PAD_SAR_ADC_5   PINMUX_FOR_ADC5_MODE1   MDRV_PUSE_PWMADC5>,
7.    <PAD_SAR_ADC_6   PINMUX_FOR_ADC6_MODE1   MDRV_PUSE_PWMADC6>,
8.    <PAD_SAR_ADC_7   PINMUX_FOR_ADC7_MODE1   MDRV_PUSE_PWMADC7>,
9.    <PAD_SAR_ADC_8   PINMUX_FOR_ADC8_MODE1   MDRV_PUSE_PWMADC8>,
10.    <PAD_SAR_ADC_9   PINMUX_FOR_ADC9_MODE1   MDRV_PUSE_PWMADC9>,
11.    <PAD_SAR_ADC_10  PINMUX_FOR_ADC10_MODE1  MDRV_PUSE_PWMADC10>,
12.    <PAD_SAR_ADC_11  PINMUX_FOR_ADC11_MODE1  MDRV_PUSE_PWMADC11>,
13.    <PAD_SAR_ADC_12  PINMUX_FOR_ADC12_MODE1  MDRV_PUSE_PWMADC12>,
14.    <PAD_SAR_ADC_13  PINMUX_FOR_ADC13_MODE1  MDRV_PUSE_PWMADC13>,
15.    <PAD_SAR_ADC_14  PINMUX_FOR_ADC14_MODE1  MDRV_PUSE_PWMADC14>,
16.    <PAD_SAR_ADC_15  PINMUX_FOR_ADC15_MODE1  MDRV_PUSE_PWMADC15>,
17.    <PAD_SAR_ADC_16  PINMUX_FOR_ADC16_MODE1  MDRV_PUSE_PWMADC16>,
18.    <PAD_SAR_ADC_17  PINMUX_FOR_ADC17_MODE1  MDRV_PUSE_PWMADC17>,
19.    <PAD_SAR_ADC_18  PINMUX_FOR_ADC18_MODE1  MDRV_PUSE_PWMADC18>,
20.    <PAD_SAR_ADC_19  PINMUX_FOR_ADC19_MODE1  MDRV_PUSE_PWMADC19>,
21.    <PAD_SAR_ADC_20  PINMUX_FOR_ADC20_MODE1  MDRV_PUSE_PWMADC20>,
22.    <PAD_SAR_ADC_21  PINMUX_FOR_ADC21_MODE1  MDRV_PUSE_PWMADC21>,
23.    <PAD_SAR_ADC_22  PINMUX_FOR_ADC22_MODE1  MDRV_PUSE_PWMADC22>,
24.    <PAD_SAR_ADC_23  PINMUX_FOR_ADC23_MODE1  MDRV_PUSE_PWMADC23>,

2.2.4. 驱动路径¶

kernel/drivers/sstar/pwm/drv_pwm_out

3. User Space使用SAR-ADC¶

3.1. 电压采样¶

3.1.1. 配置步骤¶

选择采样的通道Channel$n

1.    echo $n > /sys/class/mstar/sar/channel

获取采样后的值
```
1.    cat /sys/class/mstar/sar/channel
```

3.1.2. Sample¶

1.    echo 0 > /sys/class/mstar/sar/channel
2.    cat /sys/class/mstar/sar/channel

4. User Space使用PWM-ADC¶

4.1. 参考电压的设置¶

4.1.1.配置步骤¶

设置参考电压的挡位， 0表示1.5V，1表示3.3V，2表示1.8V

1. echo channel 0/1/2 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_refvol

当参考电压为3.3V的时候，需要输入对应channel的外部电阻的阻值，单位为Ohm
```
1. echo channel r_ext > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_rext
```

4.1.2.sample¶

1. echo 0 1 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_refvol
2. echo 0 2000 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_rext

4.2. Regular Channel采样¶

4.2.1. 配置步骤¶

enable/disable PWM_ADC

1. echo 1 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_en

设置PWM_ADC采样的通道个数total_number和具体的通道序列，提供24个通道可以选择
```
1. echo total_number s0 s1 s2 … > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_regu_seq
```
设置PWM_ADC采样的触发类型，0~11表示PWM_PN触发，12表示sw触发，13表示外部触发，14表示freerun；设置trigger method，1表示每次触发完成一个sequence的采样，0表示每次触发完成一个channel的采样
```
1. echo trigger_mode trigger_method > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_regu_tri
```
设置采样的模式，0表示single mode，当完成一个采样序列后会停止采样，1表示continuous mode，当完成一个采样序列之后不会停止采样，而是继续采样
```
1. echo conversion_mode > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_regu_con
```
开始/结束Regular Channel的采样，选择continuous mode的时候，可以通过该条命令停止采样
```
1. echo 1/0 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_regu_star
```
选择sw触发类型的时候，通过该命令进行触发，1表示Regular Channel的sw触发
```
1. echo 1 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_sw_tri
```

获取Channel$n的采样结果

1. echo 0 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_data

2. cat /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_data

4.2.2. Sample¶

1. echo 1 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_en

2. echo 8 0 1 2 3 4 5 6 7 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_regu_seq

3. echo 14 1 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_regu_tri

4. echo 1 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_regu_con

5. echo 1 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_regu_star

6. echo 0 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_data

7. cat /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_data

4.3. Inject Channel 采样¶

4.3.1. 配置步骤¶

enable/disable PWM_ADC

1. echo 0/1 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_en

设置PWM_ADC采样的通道个数total_number和具体的通道序列，提供24个通道可以选择
```
1. echo total_number s0 s1 s2 … > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_inj_seq
```
设置PWM_ADC采样的触发类型，0~11表示PWM_PN触发，12表示sw触发，13表示外部触发；设置trigger method，1表示每次触发完成一个sequence的采样，0表示每次触发完成一个channel的采样
```
1. echo trigger_mode trigger_method > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_inj_tri
```
设置采样的模式，0表示single mode，当完成一个采样序列后会停止采样，1表示continuous mode，当完成一个采样序列之后不会停止采样，而是继续采样
```
1. echo conversion_mode > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_inj_con
```
开始/结束Inject Channel的采样，选择continuous mode的时候，可以通过该条命令停止采样
```
1. echo 1/0 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_inj_star
```
选择sw触发类型的时候，通过该命令进行触发，0表示Inject Channel的sw触发
```
1. echo 0 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_sw_tri
```

获取Channel$n的采样结果

1. echo 0 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_data

2. cat /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_data

4.3.2. Sample¶

1. echo 1 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_en

2. echo 8 0 1 2 3 4 5 6 7 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_inj_seq

3. echo 12 0 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_inj_tri

4. echo 1 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_inj_con

5. echo 1 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_inj_star

6. echo 0 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_sw_tri // 触发一次

7. echo 0 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_data

8. cat /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_data

4.4. ADC DMA mode¶

4.4.1. 配置步骤¶

设置用于存储ADC数据的内存大小，单位Byte

1. echo size > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_dma_con

设置数据对齐方式，1表示左对齐，0表示右对齐；并enable DMA mode
```
1. echo align enable > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_dma_en
```

4.4.2. Sample¶

1. echo 0x100 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_dma_con

2. echo 0 1 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_dma_en

4.5. 采样间隔设置¶

4.5.1. 配置步骤¶

设置每个通道的采样次数，支持四档的采样次数设置，0：1 time；1：4 times；2：8 times；3：16 times；以及每个通道的采样的时间：sampling_time * 167 ns
```
1. echo average_count sampling_time > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_freerun
```

4.5.2. Sample¶

1. echo 1 255 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_freerun

4.6. 覆盖序列设定¶

4.6.1. 配置步骤¶

设置采样通道的时候，可以选择是否覆盖之前的采样序列设定，0表示在当前采样序列上叠加，1表示覆盖当前采样序列
```
1. echo 0/1 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_chan_cover
```

4.6.2. Sample¶

1. echo 1 > /sys/devices/virtual/mstar/pwmout/adc_chan_cover

5. Uboot 使用PWM-ADC¶

5.1. 初始配置¶

设置PWM_ADC采样的初始配置，包括通道序列、采样模式、触发类型、触发模式，默认将采样序列配置为0~22，总共23路。若需要单个调整某个设置，可参考下方命令：
```
1. pwmadc init [ch_sel] [trimode] [trimethod] [conmode_sel] [enable]
```
[ch_sel] 为1表示regular channel，为0表示inject channel。

[trimode] 为0~11表示PWM_PN触发，为12表示sw触发，为13表示外部触发，为14表示freerun。

[trimethod] 为0表示每次触发完成一个channel的采样，为1表示每次触发完成一个sequence的采样。

[conmode_sel] 为0表示single mode，为1表示continuous mode。

[enable] 为1表示enable，为0表示disable。

5.2. 采样数据的获取¶

获取某个通道的采样数据。
```
1. pwmadc data [channel_id]
```
[channel_id] 表示所要获取采样值的ADC通道序号

5.3. 采样序列的设置¶

设置PWM_ADC采样的通道序列，提供24个通道可以选择。
```
1. pwmadc seq [ch_sel] [channel_id] [channel_id] [channel_id] ...
```
[ch_sel] 为1表示regular channel，为0表示inject channel

[channel_id] [channel_id] ... 表示具体要设置的序列，如：0 3 2 4 5 13 18...

5.4. 采样模式的设置¶

设置PWM_ADC采样的模式，single mode：当完成一个采样序列后会停止采样；continuous mode：当完成一个采样序列之后不会停止采样，而是继续采样。
```
1. pwmadc con [ch_sel] [conmode_sel]
```
[ch_sel] 为1表示regular channel，为0表示inject channel

[conmode_sel] 为0表示single mode，为1表示continuous mode

5.5. 采样触发类型的设置¶

设置PWM_ADC采样的触发类型。
```
1. pwmadc tri [ch_sel] [trimode] [trimethod]
```
[ch_sel] 为1表示regular channel，为0表示inject channel

[trimode] 0~11表示PWM_PN触发，12表示sw触发，13表示外部触发，14表示freerun。需要注意的是，regular channel支持freerun的触发方式，但inject channel不支持

[trimethod] 为0表示每次触发完成一个channel的采样，为1表示每次触发完成一个sequence的采样
进行sw触发，支持regular channel、inject channel的sw触发。
```
1. pwmadc sw [ch_sel]
```
[ch_sel] 为1表示regular channel，为0表示inject channel

5.6. 采样模式的开始和结束¶

开始/结束PWM_ADC采样，选择continuous mode的时候，可以通过该条命令停止采样。
```
1. pwmadc start [ch_sel]
2. pwmadc end [ch_sel]
```
[ch_sel] 为1表示regular channel，为0表示inject channel

5.7. 参考电压的设置¶

设置参考电压的挡位，支持1.5V、3.3V和1.8V三档。
```
1. pwmadc set_vol [channel_id] [ref_voltage]
```
[channel_id] 表示所要设置的ADC通道序号

[ref_voltage] 为0表示设置参考电压为1.5V，为1表示设置参考电压为3.3V，为2表示设置参考电压为1.8V
获取参考电压的挡位，共1.5V、3.3V和1.8V三档。
```
1. pwmadc get_vol [channel_id]
```
[channel_id] 表示所要设置的ADC通道序号

5.8. 传递引脚的外部电阻阻值¶

在参考电压为3.3V的时候，需要输入对应channel引脚的外部电阻的具体阻值，单位为Ohm。
```
1. pwmadc rxet [channel_id] [r_external]
```
[channel_id] 表示所要设置ADC通道序号

[r_external] 外部电阻的具体阻值，单位为Ohm