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thw73/ad5781

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AD5781 / AD5791

Ansteuerung des AD5781 1 bzw. AD5791 2 DA-Wandlers

Ansteuerung via RaspberryPi mit dem Linux Industrial I/O Subsystem (IIO)

Kupier Linux 3 von Analog Device, stellt die Linux Device Treiber für die Produkte von Analog Devices zur Verfügung. Allerdings unterstützt die Version 2023_r2 Patch1 noch keinen RaspberryPI 5 4. Hier muss der Kernel mit den Treibern selber erstellt werden. RaspberryPI 5

Verbindung AD5781 / 91 mit dem RaspberryPI

Wenn der DA-Wandler AD5791 angesteuert werden soll, kann das mitgelieferte DTBO File (rpi-ad5791.dtbo) verwendet werden. Hierzu muss der Treiber nur in der config.txt aktiviert werden:

pi@raspberryPi5:~ $ sudo nano /boot/config.txt

# Uncomment some or all of these to enable the optional hardware interfaces 
#dtparam=i2c_arm=on 
#dtparam=i2s=on 
#dtparam=spi=on 
dtoverlay=rpi-ad5791 

pi@raspberryPi5:~ $ reboot

Testen

Um zu sehen, ob der Treiber erfolgreich aktiviert wurde:

root@raspberryPi5:~ # cd /sys/bus/iio/devices/iio\:device0 
root@raspberryPi5:/sys/bus/iio/devices/iio:device0# ls -la 
total 0 
drwxr-xr-x 3 root root     0 Jan 10 18:05 . 
drwxr-xr-x 5 root root     0 Jan 10 18:05 .. 
-r--r--r-- 1 root root 16384 Jan 10 18:05 name 
lrwxrwxrwx 1 root root     0 Jan 13 19:48 of_node -> ../../../../../../../../../firmware/devicetree/base/axi/pcie@120000/rp1/spi@50000/ad5781@1 
-rw-r--r-- 1 root root 16384 Jan 13 19:48 out_voltage0_raw 
-rw-r--r-- 1 root root 16384 Jan 13 19:48 out_voltage_offset 
-rw-r--r-- 1 root root 16384 Jan 13 19:48 out_voltage_powerdown 
-rw-r--r-- 1 root root 16384 Jan 13 19:48 out_voltage_powerdown_mode 
-r--r--r-- 1 root root 16384 Jan 13 19:48 out_voltage_powerdown_mode_available 
-rw-r--r-- 1 root root 16384 Jan 13 19:48 out_voltage_scale 
drwxr-xr-x 2 root root     0 Jan 13 19:48 power 
lrwxrwxrwx 1 root root     0 Jan 13 19:48 subsystem -> ../../../../../../../../../bus/iio 
-rw-r--r-- 1 root root 16384 Jan 13 19:48 uevent 
-r--r--r-- 1 root root 16384 Jan 13 19:48 waiting_for_supplier

Anpassung AD5781

Wenn der DA-Wandler AD5781 angesteuert werden soll, dann muss das DTS-File angepasst werden. Hier finden Sie die entsprechenden Werte 5.

compatible = "adi,ad5781";

Zusätzlich können noch weitere Parameter, wie z.B. die SPI Frequenz, angepasst werden

		ad5781@1 {
				compatible = "adi,ad5781";
				reg = <1>;
				spi-max-frequency = <1000>;
				spi-cpha;
				vdd-supply = <&vdd>;
				vss-supply = <&vss>;
			};

jetzt muss das DTS-File noch in ein DTBO-File umgewandelt werden.

dtc -I dts -O dtb -o rpi-AD5781.dtbo rpi-AD5781-overlay.dts

Dieses DTBO-File nach /boot/firmware/overlays/ kopieren und in der config.txt aktivieren.

pi@raspberryPi5:~ $ sudo nano /boot/config.txt

# Uncomment some or all of these to enable the optional hardware interfaces 
#dtparam=i2c_arm=on 
#dtparam=i2s=on 
#dtparam=spi=on 
dtoverlay=rpi-ad5781 

pi@raspberryPi5:~ $ reboot

Nach der Anpassung auf den AD5781 werden auch die Wert für out_voltage_scale und out_voltage_offset automatisch angpasst

root@raspberryPi5:/sys/bus/iio/devices/iio:device0# cat out_voltage_scale  
0.019073559

root@raspberryPi5:/sys/bus/iio/devices/iio:device0# cat out_voltage_offset  
-131072

Ansteuerung des DA-Wandlers

Mittels

root@raspberryPi5: echo 0 > power_down_mode

wird der DA-Wandler in den "Normal Modus" geschaltet.

Dieser Befehl löscht das OPGNF und das DACTRI Flag und schaltet der DA-Wandler in den "Normal Modus"

Status Control Register nach "echo 0 > power_down_mode"

R/W
23		 Register address
22,21,20		 Reserved
19 ,..., 10		 LIN COMP
6,7,8,9		 SDODIS
5		 BIN / 2SC
4		 DACTRI
3		 OPGND
2		 RBuf
1		 Reserved
0
0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0

Jetzt kann z.B. mittels

root@raspberryPi5: echo 262143 > out_voltage0_raw

der Ausgang des AD5781 auf $V_{RefP}$ gesetzt werden.

Diese Werte werden mittels "offset binary coding" codiert.

Beispiel AD5781:

$V_{RefN} = -5V$ und $V_{RefP} = 5V$

-5V:  echo 0 > out_voltage0_raw
 0V:  echo 131072 > out_voltage0_raw
 5V:  echo 262143 > out_voltage0_raw

$V_{RefN} = 0V$ und $V_{RefP} = 5V$

0V:  echo 0 > out_voltage0_raw
5V:  echo 262143 > out_voltage0_raw

PowerDownMode

Der Ausgang vom DA-Wandler kann in den Tristate Modus geschaltet werden bzw. es kann am Ausgang ein 6Kohm Widerstand gegen Masse geschaltet werden.

Hier zu kann mittels:

echo 6kohm_to_gnd  > out_voltage_powerdown_mode
bzw.
echo three_state  > out_voltage_powerdown_mode

der ensprechende Wert gesetzt werden. Diese Einstellung wird dann mittels

echo 1 > power_down_mode

aktiviert.

Auszug aus dem Control Register:

SDODIS
5		 BIN/2sC
4		 DACTRI
3		 OPGND
2		 RBuf
1		 Reserved
0
three_state 0 1 1 0 1 0
6kohm_to_gnd 0 1 0 1 1 0

RaspberryPI 5

Folgende Schritte sind durchzuführen um den Kernel direkt auf dem RaspberryPI 5 zu erstellen 6,7,8:

  1. Flashen der SD-Karte mit dem akutellen Raspberry Pi OS

  2. Buildverzeichnis erstellen
    mkdir ~/build && cd ~/build

  3. Repo von AnalogDevices clonen
    git clone --depth=1 https://github.com/analogdevicesinc/linux -b rpi-6.6.y

    --depth=1 : clont nur den letzten Commit und nicht die komplette Historie

  4. export ARCH=arm64

  5. cd linux

  6. make adi_bcm2712_defconfig

  7. make -j$(nproc) Image modules dtbs

  8. Backup vom Kernel
    boot/firmware $ sudo cp kernel_2712.img kernel_2712_ori.img

  9. Den erstellen Kernel mit dem korrekten Namen copieren
    ~/build/linux/ $ sudo cp Image arch/arm64/boot/firmware/kernel_2712.img

  10. Kopieren der Device Tree Files
    sudo cp arch/arm64/boot/dts/broadcom/.dtb /boot/firmware/
    sudo cp arch/arm64/boot/dts/overlays/README /boot/firmware/overlays/
    sudo cp arch/arm64/boot/dts/overlays/    .dtb* /boot/firmware/overlays/

  11. Installieren der Module
    sudo make modules_install

  12. reboot

  13. Test der Installation

pi@raspberryPi5:~ $sudo -i

root@raspberryPi5:cd /sys/bus/iio/devices/iio\:device0 

root@raspberryPi5:/sys/bus/iio/devices/iio:device0# ll 
total 0 
drwxr-xr-x 3 root root     0 Jan 10 18:05 . 
drwxr-xr-x 5 root root     0 Jan 10 18:05 .. 
-r--r--r-- 1 root root 16384 Jan 10 18:05 name 
lrwxrwxrwx 1 root root     0 Jan 13 19:48 of_node -> ../../../../../../../../../firmware/devicetree/base/axi/pcie@120000/rp1/spi@50000/ad5781@1 
-rw-r--r-- 1 root root 16384 Jan 13 19:48 out_voltage0_raw 
-rw-r--r-- 1 root root 16384 Jan 13 19:48 out_voltage_offset 
-rw-r--r-- 1 root root 16384 Jan 13 19:48 out_voltage_powerdown 
-rw-r--r-- 1 root root 16384 Jan 13 19:48 out_voltage_powerdown_mode 
-r--r--r-- 1 root root 16384 Jan 13 19:48 out_voltage_powerdown_mode_available 
-rw-r--r-- 1 root root 16384 Jan 13 19:48 out_voltage_scale 
drwxr-xr-x 2 root root     0 Jan 13 19:48 power 
lrwxrwxrwx 1 root root     0 Jan 13 19:48 subsystem -> ../../../../../../../../../bus/iio 
-rw-r--r-- 1 root root 16384 Jan 13 19:48 uevent 
-r--r--r-- 1 root root 16384 Jan 13 19:48 waiting_for_supplier

Danach können die IIO-Tools installiert werden.

sudo apt-get install libiio-utils
pi@raspberryPi5:~ $ iio_info  
iio_info version: 0.26 (git tag:v0.26) 
Libiio version: 0.26 (git tag: v0.26) backends: local xml ip usb serial 
IIO context created with local backend. 
Backend version: 0.26 (git tag: v0.26) 
Backend description string: Linux raspberryPi5 6.6.63-v8-16k+ #1 SMP PREEMPT Fri Dec 26 14:35:16 CET 2025 aarch64 
IIO context has 2 attributes: 
       local,kernel: 6.6.63-v8-16k+ 
       uri: local: 
IIO context has 4 devices: 
[....]

Footnotes

  1. https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ad5781.pdf ↩

  2. https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ad5791.pdf ↩

  3. https://wiki.analog.com/resources/tools-software/linux-software/kuiper-linux#sd_card_image_and_release_notes ↩

  4. https://ez.analog.com/linux-software-drivers/f/q-a/584295/upgrading-cn0566-to-raspberry-pi-5 ↩

  5. https://github.com/analogdevicesinc/linux/blob/rpi-6.6.y/Documentation/devicetree/bindings/iio/dac/adi%2Cad5791.yaml ↩

  6. https://wiki.analog.com/resources/tools-software/linux-build/generic/raspberrypi ↩

  7. https://www.linkedin.com/pulse/raspberry-pi-5-kernel-build-guide-david-zhu-pkihc ↩

  8. https://blog.berrybase.de/raspberry-pi-5-grafikkarte-linux-kernel-kompilieren ↩

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raspberrypi iio ad5781 ad5791

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