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前言

本文详细记录了Zephyr下ADC驱动开发中硬件抽象层（HAL）的设计与实现过程。HAL层作为连接底层硬件与上层驱动的重要桥梁，其设计质量直接影响驱动的稳定性和可移植性。文档包含HAL层接口设计、功能函数实现、验证方法及结果分析等内容。

一、参考官方驱动API

1.1：基础API

typedef int (*adc_api_channel_setup)(const struct device *dev,const struct adc_channel_cfg *channel_cfg);typedef int (*adc_api_read)(const struct device *dev,const struct adc_sequence *sequence);

重要说明：ADC驱动API有两个功能函数，为保证与官方统一，传入的参数与我们在HAL层头文件定义的结构体相同

• 通道初始化：adc_api_channel_setup（），需要传入的结构体adc_channel_cfg
• 数据读取：adc_api_read（），需要传入的结构体adc_sequence

1.2：参数结构体

struct adc_channel_cfg {enum adc_gain gain;           // 增益选择enum adc_reference reference; // 参考电压选择uint16_t acquisition_time;    // 采样时间uint8_t channel_id : 5;       // 通道ID (0-31)uint8_t differential : 1;     // 差分模式标志// 可选字段（根据CONFIG_ADC_CONFIGURABLE_INPUTS）uint8_t input_positive;       // 正输入uint8_t input_negative;       // 负输入（差分模式）
};

struct adc_sequence {const struct adc_sequence_options *options; // 序列选项uint32_t channels;                          // 通道位掩码void *buffer;                               // 数据缓冲区size_t buffer_size;                         // 缓冲区大小uint8_t resolution;                         // 分辨率uint8_t oversampling;                       // 过采样bool calibrate;                             // 校准标志
};

说明：

• adc_channel_cfg：我们在HAL层需要定义的channel_cfg结构体，仅需考虑acquisition_time和channel_id即可，但需要额外定义结构体，来获取其他参数。
• adc_sequence：同理在HAL层需要定义的adc_sequence结构体，仅需考虑channels即可，但需要额外定义结构体，来获取其他参数。

二、功能函数操作逻辑梳理

2.1：系统初始化逻辑：

• 门控clock使能
• 门控clock复位
• ADC总线时钟使能
• Timer使能（中断，延时）

2.2：ADC配置初始化

• 配置对应GPIO引脚为ADC功能
• 时钟源选择
• 时钟分频
• 必须功能：clean，首次抓换延迟
• 校准函数
• 配置ACQ采样时间持续寄存器

2.3：ADC通道配置

• 根据通道名称，配置对应GPIO引脚
• 模式选择：暂提供nolmal,单次，连续三种
• 若为连续模式：配置第11:8位采样时间间隔
• 启动通道

2.4：原始数据获取

• 根据指定通道获取数据

2.5：校准函数

• 校准数据误差，可使用默认值

三、HAL层函数定义

根据针对性的功能函数梳理，我们可以裁剪出以下HAL层函数：

//结构体初始化，将寄存器结构体指针指向基地址
void hal_kadc_module_init(void); 
//时钟源选择与分频
void hal_kadc_clk_div_config(enum adc_ch_clk inclk,uint16_t div_clk);
//校准
void kadc_hal_calibrate(uint32_t pre,bool use_data_en,bool use_mod,bool use_en,uint32_t cal_data);
//采样维持时间
void kadc_hal_acq_time_config(uint32_t acq_time);
//模式配置
void kadc_hal_mode_config(uint16_t channel_id,enum kadc_ch_mode mode,uint16_t continue_mod_time_n);
//通道使能
void kadc_hal_enable(uint16_t channel_id,enum kadc_ch_en en);
//数据获取
uint32_t kadc_hal_get_data(uint16_t channel_id);

四、HAL层函数验证

4.1：验证方法论

在完成HAL层函数的编写，我们不急于马上进行驱动开发，为保证减少驱动层BUG的出现，应先对HAL层进行验证，确认每条函数是否正确将寄存器置位。
常用的验证方法：

• 应用层：main.c验证函数，且打印函数调用前后的寄存器信息
• 驱动层：编写Shell指令进行函数验证，且打印函数调用前后的寄存器信息

4.2：验证过程

4.2.1：时钟使能（0x401800F0-bit0）

• 置位前：
  
• 置位后：（01）
  
  说明：bit0为使能位，可以验证得时钟使能函数操作正确！

4.2.2：通道使能（0x4018C000）

• 通道1置位后：（02）
  
  说明：bit1为通道1使能位，各通道对应各bit，可以验证得通道使能函数操作正确！

4.2.2：时钟源分频（0x4018C000-bit30-28）

• 分频系数：3（30）
  
  说明：bit30:28为分频系数位，可以验证得分频函数操作正确！

4.2.3：功能函数验证（0x4018C044）

• 3.3V通电状态：
  
  说明：根据寄存器信息，当前ADC捕获值为4084,即当前电压为4084*3.3/4096=3.29V，功能正常！

• 浮空状态
  
  说明：根据寄存器信息，当前ADC捕获值为1412,即当前电压为1412*3.3/4096=1.13V，功能不正常！待确认。

总结

硬件抽象层（HAL）作为连接底层硬件与上层应用的桥梁，需实现标准化接口与硬件无关性设计。针对ADC模块开发时，需封装设备初始化、通道配置、采样触发、数据读取等基础功能。本文介绍了ADC驱动开发下HAL层开发的思路与验证手段，为后续驱动层开发减少了BUG的出现和调试的困难。