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 static uint16_t adc1_gain20_offset_x16;
  16
  17 static void inline setup_mux(unsigned char n)
  18 {
  19         ADCSRA |= _BV(ADEN); // enable ADC
  20
  21         /* ADC numbering: PWM LEDs first, then ambient light sensor, battery sensor */
  22         switch (n) {
  23         case 0: // pwmled 1: 1.1V, ADC0,1 (PA0,1), gain 20
  24                 ADMUX = _BV(REFS1) | _BV(MUX3) | _BV(MUX1) | _BV(MUX0);
  25                 sum_shift = 3; // 8 measurements
  26                 break;
  27         case 1: // pwmled 2: 1.1V, ADC2,1 (PA2,1), gain 20
  28                 ADMUX = _BV(REFS1) | _BV(MUX3) | _BV(MUX2) | _BV(MUX1);
  29                 sum_shift = 3; // 8 measurements
  30                 break;
  31         case 2: // pwmled 3: 1.1V, ADC4 (PA5), single-ended
  32                 ADMUX = _BV(REFS1) | _BV(MUX2);
  33                 sum_shift = 2; // 4 measurements
  34                 break;
  35         case 3: // ambient light: 1.1V, ADC5 (PA6), single-ended
  36                 ADMUX = _BV(REFS1) | _BV(MUX2) | _BV(MUX0);
  37                 sum_shift = 0; // 1 measurement
  38                 break;
  39         case 4: // batt voltage: 1.1V, ADC6 (PA7), single-ended
  40                 ADMUX = _BV(REFS1) | _BV(MUX2) | _BV(MUX1);
  41                 sum_shift = 0; // 1 measurement
  42                 break;
  43         case 5: // gain stage offset: 1.1V, ADC1,1, gain 20
  44                 ADMUX = _BV(REFS1) | _BV(MUX3) | _BV(MUX2) | _BV(MUX0);
  45                 sum_shift = 3; // 8 measurements
  46                 break;
  47         }
  48
  49         adc_sum = 0;
  50         adc_vals = 1 << sum_shift;
  51 }
  52
  53 static void start_next_adc()
  54 {
  55         if (current_adc > 0) {
  56                 current_adc--;
  57                 // set up mux, start one-shot conversion
  58                 setup_mux(current_adc);
  59                 ADCSRA |= _BV(ADSC);
  60         } else {
  61                 current_adc = NUM_ADCS;
  62                 // TODO: kick the watchdog here.
  63         }
  64 }
  65
  66 void init_adc()
  67 {
  68         unsigned char i;
  69         current_adc = NUM_ADCS;
  70
  71         ADCSRA = _BV(ADEN)                      // enable
  72                 | _BV(ADPS1) | _BV(ADPS0)       // CLK/8 = 125 kHz
  73                 // | _BV(ADPS2)                 // CLK/16 = 62.5 kHz
  74                 ;
  75         // ADCSRB |= _BV(GSEL); // gain 8 or 32
  76
  77         // Disable digital input on all bits used by ADC
  78         DIDR0 = _BV(ADC0D) | _BV(ADC1D) | _BV(ADC2D)
  79                 | _BV(ADC4D) | _BV(ADC5D) | _BV(ADC6D);
  80
  81         // 1.1V, ADC1,1, gain 20
  82         ADMUX = _BV(REFS1) | _BV(MUX3) | _BV(MUX2) | _BV(MUX0);
  83         ADCSRA |= _BV(ADSC);
  84
  85         /* Do first conversion and drop the result */
  86         while ((ADCSRA & _BV(ADIF)) == 0)
  87                 ;
  88         ADCSRA |= _BV(ADIF); // clear the IRQ flag
  89
  90         adc1_gain20_offset_x16 = 0;
  91
  92         for (i = 0; i < 16; i++) {
  93                 ADCSRA |= _BV(ADSC);
  94
  95                 while ((ADCSRA & _BV(ADIF)) == 0)
  96                         ;
  97                 adc1_gain20_offset_x16 += ADCW;
  98
  99                 ADCSRA |= _BV(ADIF); // clear the IRQ flag
 100         }
 101
 102         ADCSRA |= _BV(ADIE); // enable IRQ
 103
 104         ADCSRA &= ~_BV(ADEN); // disable until needed
 105 }
 106
 107 void susp_adc()
 108 {
 109         ADCSRA = 0;
 110         DIDR0 = 0;
 111 }
 112
 113 ISR(ADC_vect) { // IRQ handler
 114         uint16_t adcval = ADCW;
 115
 116         if (adc_vals)
 117                 // start the next conversion immediately
 118                 ADCSRA |= _BV(ADSC);
 119         else
 120                 ADCSRA &= ~_BV(ADEN); // the last one, disable ADC
 121
 122         if (adc_vals < (1 << sum_shift))
 123                  // drop the first conversion, use all others
 124                  adc_sum += adcval;
 125
 126         if (adc_vals) {
 127                 adc_vals--;
 128                 return;
 129         }
 130
 131         // Now handle the (1 << sum_shift) measurements
 132
 133         adcval = adc_sum >> sum_shift;
 134
 135         if (current_adc == ADC1_GAIN20) {
 136                 // running average
 137                 adc1_gain20_offset_x16 += adcval
 138                         - (adc1_gain20_offset_x16 >> 4);
 139         } else if (current_adc == 0 || current_adc == 1) {
 140                 uint16_t offset = adc1_gain20_offset_x16 >> 4;
 141                 if (adcval >= offset)
 142                         adcval -= offset;
 143                 else
 144                         adcval = 0;
 145         }
 146
 147         if (current_adc < N_PWMLEDS)
 148                 pwmled_adc(current_adc, adcval);
 149         if (current_adc == AMBIENT_ADC)
 150                 ambient_adc(adcval);
 151         if (current_adc == BATTERY_ADC)
 152                 battery_adc(adcval);
 153
 154         start_next_adc();
 155 }
 156
 157 void timer_start_adcs()
 158 {
 159         if (current_adc == NUM_ADCS) // Don't start if in progress
 160                 start_next_adc();
 161 }
 162