在上一篇文章中，我們研究了開發人員應如何在現代嵌入式應用程序中創建一個接口，將低級驅動程序實現細節與應用程序代碼分離。該接口提供了一種架構抽象，通過減少對硬件的依賴來提高應用程序代碼的可伸縮性和可移植性。

現在我們將根據我們在微控制器的 3 種驅動程序設計技術中討論的技術，開始研究開發人員可以實現 ADC 驅動程序的幾種不同方法。在本文中，我們將更詳細地研究如何使用輪詢技術并討論阻塞驅動程序和非阻塞驅動程序之間的區別。

阻止還是不阻止，這是個問題

在為微控制器開發任何驅動程序時，開發人員必須決定他們的驅動程序是阻塞還是非阻塞。阻塞驅動程序實質上會暫停代碼執行，直到驅動程序完成其任務。例如，映射到 UART 的printf的典型實現是阻塞的。

當您撥打以下電話時：

printf(“你好世界！”);

開發人員知道，該語句后面的任何代碼行在整個“Hello World！”之前都不會執行。語句已打印出UART。“你好世界！” 包含 12 個字節，96 位，但語句阻塞的時間量取決于 UART 波特率。對于配置為 1 Mbps 的 UART，您預計大約需要 96 微秒。對于配置為 9600 bps 的 UART，您預計大約需要 10,000 微秒！這是一個很大的差異，具體取決于硬件的配置方式，并且在將 UART 驅動程序配置為阻塞驅動程序時，它會顯著影響程序的執行。

非阻塞驅動程序是在驅動程序完成其任務時不會停止程序執行的驅動程序。例如，可以配置printf和上一個示例中的 UART 驅動程序，使其不會阻塞，而是允許應用程序在每個字節從 UART 發送出去時繼續執行。這可以在適當的情況下提高應用程序的效率，但需要額外的設置，例如使用中斷、DMA 或至少一個傳輸緩沖區。

決定采用哪種方式設計驅動程序取決于您的應用程序和硬件。例如，如果 UART 配置為 1 Mbps，則從效率的角度來看，編寫非阻塞驅動程序可能不會獲得太多收益，并且實際上可能會導致比通過額外的程序復雜性解決的問題更多。但是，如果應用程序要求 9600 bps，其中應用程序代碼被阻塞 10 毫秒，則使用非阻塞驅動程序可以顯著提高程序效率，并且額外時序復雜性問題的風險要小得多，而且更易于管理。

嵌入式 ADC 驅動程序概述

需要注意的是，在一篇博客中，我無法完成編寫完整 ADC 驅動程序所需的所有步驟。我可以輕松地在其上寫一篇 20 頁的論文或提供一個完整的網絡研討會，但它可能仍無法涵蓋所有??細節，但我們至少可以查看一些核心部分。

我們可以通過多種方式組織 ADC 驅動程序，但我喜歡組織它們的方式需要三個組件：

• 低級驅動
• 申請代碼
• 一個配置模塊

低級驅動程序在初始化期間獲取配置模塊，并根據配置設置硬件。低級驅動程序提供了一個通用硬件抽象層 (HAL)，然后應用程序代碼可以使用該層。ADC HAL 調用應該是通用的，以便高級應用程序可以以任何必要的方式配置硬件，從而使其可重用和可擴展。例如，我過去使用的一些 ADC HAL 調用包括：

• AdcError_t Adc_Init(const AdcConfig_t * Config);
• AdcError_t Adc_StartConversion(void);
• bool Adc_ConversionComplete(void);
• 無效 Adc_RegisterWrite（uint32_t 常量地址，uint32_t 常量值）；
• uint32_t Adc_RegisterRead(uint32_t 地址);
• void Adc_CallbackRegister(AdcCallback_t const Function, TYPE (*CallbackFunction)(type));

前三個 API 提供了初始化 ADC 硬件、啟動轉換然后檢查轉換狀態的能力。最后三個函數旨在允許低級硬件的可擴展性。例如，如果 HAL 不提供應用程序所需的選項（例如轉換單個 ADC 通道），則可以使用Adc_RegisterRead和Adc_RegisterWrite函數擴展 HAL。這提供了基于應用程序需求的靈活性，而不會創建壓倒性的 API。

編寫一個簡單的阻塞 ADC 驅動程序

我們可以在硬件層之上編寫一個非常簡單的 ADC 驅動程序。例如，我們可以創建一個名為Adc_Sample的簡單函數，它啟動 ADC 硬件，然后將所有結果存儲在緩沖區中，然后應用程序可以訪問該緩沖區。存儲模擬值計數值的緩沖區不一定只需要存儲一個值，而是可以存儲多個值，這些值以后可以根據應用程序的需要進行平均或過濾。采樣函數的阻塞版本可能如下所示：

正如您在此代碼中看到的，while 循環會阻止執行，直到 ADC 硬件完成其轉換，然后它將值存儲在應用程序緩沖區中。

編寫一個簡單的非阻塞 ADC 驅動程序

將阻塞驅動程序轉換為非阻塞代碼非常簡單，但需要更改更高級別的應用程序代碼。例如，現在，如果應用程序想要對傳感器進行采樣，開發人員調用：

Adc_Sample();

在非阻塞版本中，開發人員必須檢查Adc_Sample的返回值，以查看樣本是否已完成并準備好使用。這允許示例在后臺運行，應用程序代碼繼續運行，并對我們的驅動程序代碼進行以下更新：

結論

正如我們在這篇文章中看到的，有多種方法可以編寫 ADC，并且根據我們的需要，實現可以是阻塞的，也可以是非阻塞的。阻塞驅動程序往往比非阻塞驅動程序更簡單且不完整，但它們可能效率低下。非阻塞驅動程序允許其他代碼在驅動程序工作時運行，但應用程序代碼仍然需要檢查狀態，這在輪詢實現中本身是低效的。

在本系列的下一篇文章中，我們將研究如何編寫一個應用程序，通過使用中斷的 ADC 外設對傳感器進行采樣。

審核編輯 黃昊宇