firmware/adc.c

   1 #include <avr/io.h>
   2 #include <avr/interrupt.h>
   3
   4 #include "lights.h"
   5
   6 #define AMBIENT_ADC N_PWMLEDS
   7 #define BATTERY_ADC (N_PWMLEDS + 1)
   8 #define ADC1_GAIN20 (N_PWMLEDS + 2)
   9
  10 #define NUM_ADCS 6
  11 volatile static unsigned char current_adc;
  12 static uint16_t adc_sum;
  13 static unsigned char sum_shift;
  14 static unsigned char adc_vals;
  15 #define ADC1_GAIN20_OFFSET_SHIFT        6
  16 static uint16_t adc1_gain20_offset;
  17
  18 static void inline setup_mux(unsigned char n)
  19 {
  20         /* ADC numbering: PWM LEDs first, then ambient light sensor, battery sensor */
  21         switch (n) {
  22         case 0: // pwmled 1: 1.1V, ADC0,1 (PA0,1), gain 20
  23                 ADMUX = _BV(REFS1) | _BV(MUX3) | _BV(MUX1) | _BV(MUX0);
  24                 sum_shift = PWMLED_ADC_SHIFT;
  25                 break;
  26         case 1: // pwmled 2: 1.1V, ADC2,1 (PA2,1), gain 20
  27                 ADMUX = _BV(REFS1) | _BV(MUX3) | _BV(MUX2) | _BV(MUX1);
  28                 sum_shift = PWMLED_ADC_SHIFT;
  29                 break;
  30         case 2: // pwmled 3: 1.1V, ADC4 (PA5), single-ended
  31                 ADMUX = _BV(REFS1) | _BV(MUX2);
  32                 sum_shift = PWMLED_ADC_SHIFT;
  33                 break;
  34         case 3: // ambient light: 1.1V, ADC5 (PA6), single-ended
  35                 ADMUX = _BV(REFS1) | _BV(MUX2) | _BV(MUX0);
  36                 sum_shift = 3; // 3 measurements
  37                 break;
  38         case 4: // batt voltage: 1.1V, ADC6 (PA7), single-ended
  39                 ADMUX = _BV(REFS1) | _BV(MUX2) | _BV(MUX1);
  40                 sum_shift = 0; // 1 measurement
  41                 break;
  42         case 5: // gain stage offset: 1.1V, ADC1,1, gain 20
  43                 ADMUX = _BV(REFS1) | _BV(MUX3) | _BV(MUX2) | _BV(MUX0);
  44                 sum_shift = 0; // 1 measurement
  45                 break;
  46         }
  47
  48         adc_sum = 0;
  49         adc_vals = 1 << sum_shift;
  50 }
  51
  52 static void start_next_adc()
  53 {
  54         if (current_adc > 0)
  55                 current_adc--;
  56         else
  57                 // TODO: kick the watchdog here.
  58                 current_adc = NUM_ADCS-1;
  59
  60         // set up mux, start one-shot conversion
  61         setup_mux(current_adc);
  62         ADCSRA |= _BV(ADSC);
  63 }
  64
  65 /*
  66  * Single synchronous ADC conversion.
  67  * Has to be called with IRQs disabled (or with the ADC IRQ disabled).
  68  */
  69 static uint16_t read_adc_sync()
  70 {
  71         uint16_t rv;
  72
  73         ADCSRA |= _BV(ADSC); // start the conversion
  74
  75         // wait for the conversion to finish
  76         while((ADCSRA & _BV(ADIF)) == 0)
  77                 ;
  78
  79         rv = ADCW;
  80         ADCSRA |= _BV(ADIF); // clear the IRQ flag
  81
  82         return rv;
  83 }
  84
  85 void init_adc()
  86 {
  87         unsigned char i;
  88         current_adc = NUM_ADCS;
  89
  90         ADCSRA = _BV(ADEN)                      // enable
  91                 | _BV(ADPS1) | _BV(ADPS0)       // CLK/8 = 125 kHz
  92                 // | _BV(ADPS2)                 // CLK/16 = 62.5 kHz
  93                 ;
  94         // ADCSRB |= _BV(GSEL); // gain 8 or 32
  95
  96         // Disable digital input on all bits used by ADC
  97         DIDR0 = _BV(ADC0D) | _BV(ADC1D) | _BV(ADC2D)
  98                 | _BV(ADC4D) | _BV(ADC5D) | _BV(ADC6D);
  99
 100         // 1.1V, ADC1,1, gain 20
 101         ADMUX = _BV(REFS1) | _BV(MUX3) | _BV(MUX2) | _BV(MUX0);
 102
 103         /* Do first conversion and drop the result */
 104         read_adc_sync();
 105
 106         adc1_gain20_offset = 0;
 107
 108         for (i = 0; i < (1 << ADC1_GAIN20_OFFSET_SHIFT); i++) {
 109                 adc1_gain20_offset += read_adc_sync()
 110                         - (adc1_gain20_offset >> ADC1_GAIN20_OFFSET_SHIFT);
 111         }
 112
 113         ADCSRA |= _BV(ADIE); // enable IRQ
 114
 115         start_next_adc();
 116 }
 117
 118 void susp_adc()
 119 {
 120         ADCSRA = 0;
 121         DIDR0 = 0;
 122 }
 123
 124 ISR(ADC_vect) { // IRQ handler
 125         uint16_t adcval = ADCW;
 126
 127         if (adc_vals)
 128                 // start the next conversion immediately
 129                 ADCSRA |= _BV(ADSC);
 130
 131         if (adc_vals < (1 << sum_shift))
 132                  // drop the first conversion, use all others
 133                  adc_sum += adcval;
 134
 135         if (adc_vals) {
 136                 adc_vals--;
 137                 return;
 138         }
 139
 140         // Now handle the (1 << sum_shift) measurements
 141
 142         adcval = adc_sum >> sum_shift;
 143
 144         if (current_adc == ADC1_GAIN20) {
 145                 // running average
 146                 adc1_gain20_offset += adcval
 147                         - (adc1_gain20_offset >> ADC1_GAIN20_OFFSET_SHIFT);
 148         } else if (current_adc == 0 || current_adc == 1) {
 149                 uint16_t offset = adc1_gain20_offset
 150                         >> (ADC1_GAIN20_OFFSET_SHIFT - sum_shift);
 151                 if (adc_sum > offset)
 152                         adc_sum -= offset;
 153                 else
 154                         adc_sum = 0;
 155         }
 156
 157         if (current_adc < N_PWMLEDS)
 158                 pwmled_adc(current_adc, adc_sum);
 159         if (current_adc == AMBIENT_ADC)
 160                 ambient_adc(adcval);
 161         if (current_adc == BATTERY_ADC)
 162                 battery_adc(adcval);
 163
 164         start_next_adc();
 165 }
 166