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 = 0; // 1 measurement
  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 void init_adc()
  66 {
  67         unsigned char i;
  68         current_adc = NUM_ADCS;
  69
  70         ADCSRA = _BV(ADEN)                      // enable
  71                 | _BV(ADPS1) | _BV(ADPS0)       // CLK/8 = 125 kHz
  72                 // | _BV(ADPS2)                 // CLK/16 = 62.5 kHz
  73                 ;
  74         // ADCSRB |= _BV(GSEL); // gain 8 or 32
  75
  76         // Disable digital input on all bits used by ADC
  77         DIDR0 = _BV(ADC0D) | _BV(ADC1D) | _BV(ADC2D)
  78                 | _BV(ADC4D) | _BV(ADC5D) | _BV(ADC6D);
  79
  80         // 1.1V, ADC1,1, gain 20
  81         ADMUX = _BV(REFS1) | _BV(MUX3) | _BV(MUX2) | _BV(MUX0);
  82         ADCSRA |= _BV(ADSC);
  83
  84         /* Do first conversion and drop the result */
  85         while ((ADCSRA & _BV(ADIF)) == 0)
  86                 ;
  87         ADCSRA |= _BV(ADIF); // clear the IRQ flag
  88
  89         adc1_gain20_offset = 0;
  90
  91         for (i = 0; i < (1 << ADC1_GAIN20_OFFSET_SHIFT); i++) {
  92                 ADCSRA |= _BV(ADSC);
  93
  94                 while ((ADCSRA & _BV(ADIF)) == 0)
  95                         ;
  96                 adc1_gain20_offset += ADCW
  97                         - (adc1_gain20_offset >> ADC1_GAIN20_OFFSET_SHIFT);
  98
  99                 ADCSRA |= _BV(ADIF); // clear the IRQ flag
 100         }
 101
 102         ADCSRA |= _BV(ADIE); // enable IRQ
 103
 104         start_next_adc();
 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
 120         if (adc_vals < (1 << sum_shift))
 121                  // drop the first conversion, use all others
 122                  adc_sum += adcval;
 123
 124         if (adc_vals) {
 125                 adc_vals--;
 126                 return;
 127         }
 128
 129         // Now handle the (1 << sum_shift) measurements
 130
 131         adcval = adc_sum >> sum_shift;
 132
 133         if (current_adc == ADC1_GAIN20) {
 134                 // running average
 135                 adc1_gain20_offset += adcval
 136                         - (adc1_gain20_offset >> ADC1_GAIN20_OFFSET_SHIFT);
 137         } else if (current_adc == 0 || current_adc == 1) {
 138                 uint16_t offset = adc1_gain20_offset
 139                         >> (ADC1_GAIN20_OFFSET_SHIFT - sum_shift);
 140                 if (adc_sum > offset)
 141                         adc_sum -= offset;
 142                 else
 143                         adc_sum = 0;
 144         }
 145
 146         if (current_adc < N_PWMLEDS)
 147                 pwmled_adc(current_adc, adc_sum);
 148         if (current_adc == AMBIENT_ADC)
 149                 ambient_adc(adcval);
 150         if (current_adc == BATTERY_ADC)
 151                 battery_adc(adcval);
 152
 153         start_next_adc();
 154 }
 155