Linux驱动开发学习笔记6《蜂鸣器实验》

news2025/1/11 4:29:08

目录

一、蜂鸣器驱动原理

二、硬件原理分析

三、实验程序编写

1、 修改设备树文件

（1）添加pinctrl节点

（2）添加BEEP设备节点

（3）检查PIN 是否被其他外设使用

2、蜂鸣器驱动程序编写

3、编写测试APP

 四、运行测试

一、蜂鸣器驱动原理

        蜂鸣器常用于计算机、打印机、报警器、电子玩具等电子产品中，常用的蜂鸣器有两种：有源蜂鸣器和无源蜂鸣器，这里的有“源”不是电源，而是震荡源，有源蜂鸣器内部带有震荡源，所以有源蜂鸣器只要通电就会叫。无源蜂鸣器内部不带震荡源，直接用直流电是驱动不起来的，需要2K-5K 的方波去驱动。I.MX6U-ALPHA 开发板使用的是有源蜂鸣器，因此只要给其供电就会工作，I.MX6U-ALPHA 开发板所使用的有源蜂鸣器如下图所示：

        有源蜂鸣器只要通电就会叫，所以我们可以做一个供电电路，这个供电电路可以由一个IO来控制其通断，一般使用三极管来搭建这个电路。为什么我们不能像控制LED 灯一样，直接将GPIO 接到蜂鸣器的负极，通过IO 输出高低来控制蜂鸣器的通断。因为蜂鸣器工作的电流比LED 灯要大，直接将蜂鸣器接到I.MX6U 的GPIO 上有可能会烧毁IO，所以我们需要通过一个三极管来间接的控制蜂鸣器的通断，相当于加了一层隔离。

二、硬件原理分析

        上图中通过一个PNP 型的三极管8550 来驱动蜂鸣器，通过SNVS_TAMPER1 这个IO来控制三极管Q1 的导通，当SNVS_TAMPER1 输出低电平的时候Q1 导通，相当于蜂鸣器的正极连接到DCDC_3V3，蜂鸣器形成一个通路，因此蜂鸣器会鸣叫。同理，当SNVS_TAMPER1输出高电平的时候Q1 不导通，那么蜂鸣器就没有形成一个通路，因此蜂鸣器也就不会鸣叫。

三、实验程序编写

1、 修改设备树文件

（1）添加pinctrl节点

        I.MX6U-ALPHA开发板上的BEEP使用了SNVS_TAMPER1 这个PIN，打开imx6ull-alientekemmc.dts，在iomuxc 节点的imx6ul-evk 子节点下创建一个名为“pinctrl_beep”的子节点，节点内容如下所示：

pinctrl_beep: beepgrp{
			fsl,pins = <
				MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER1__GPIO5_IO01 0x10B0
			>;
		};

（2）添加BEEP设备节点

        在根节点“/”下创建BEEP 节点，节点名为“beep”，节点内容如下：

beep{
		#address-cell = <1>;
		#size-cell = <1>;
		compatible = "atkalpha-beep";
		pinctrl-names = "defaults";
		pinctrl-0 = <&pinctrl_beep>;
		beep-gpio = <&gpio5 1 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
		status = "okay";
	};

（3）检查PIN 是否被其他外设使用

        此先检查PIN 为SNVS_TAMPER1这个PIN 有没有被其他的pinctrl 节点使用，如果有使用的话就要屏蔽掉，然后再检查GPIO5_IO01 这个GPIO 有没有被其他外设使用，如果有的话也要屏蔽掉。

        设备树编写完成以后使用“make dtbs”命令重新编译设备树，然后使用新编译出来的imx6ull-alientek-emmc.dtb 文件启动Linux 系统。启动成功以后进入“/proc/device-tree”目录中查看“beep”节点是否存在，如果存在的话就说明设备树基本修改成功(具体还要驱动验证)，结果如下图所示：

2、蜂鸣器驱动程序编写

 编写beep.c文件：

#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>

#define BEEP_CNT 1 //设备号个数
#define BEEP_NAME "beep" //名字
#define BEEPOFF 0 //关蜂鸣器
#define BEEPON 1 //开蜂鸣器

struct beep_dev
{
    dev_t devid; //设备号
    struct cdev cdev; //cdev
    struct class *class; //类
    struct device *device; //设备
    int major; //主设备号
    int minor; //次设备号
    struct device_node *nd; //设备节点
    int beep_gpio; //beep所使用的GPIO编号
};

struct beep_dev beep; //beep设备

//打开设备
static int beep_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    filp->private_data = &beep; //设置私有数据
    return 0;
}

//向设备写数据
static ssize_t beep_write(struct file *filp, const char __user *buf,size_t cnt, loff_t *offt)
{
    int retvalue;
    unsigned char databuf[1];
    unsigned char beepstat;
    struct beep_dev *dev = filp->private_data;

    retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
    if(retvalue < 0)
    {
        printk("kernel write failed!\r\n");
        return -EFAULT;
    }

    beepstat = databuf[0]; //获取状态值

    if(beepstat == BEEPON)
    {
        gpio_set_value(dev->beep_gpio, 0); //8550三极管是PNP型，高电压截至，低电压导通
    }
    else if (beepstat == BEEPOFF)
    {
        gpio_set_value(dev->beep_gpio, 1); //关闭蜂鸣器
    }
    return 0;
}

//释放设备
static int beep_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    return 0;
} 

//设备操作函数
static struct file_operations beep_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = beep_open,
    .write = beep_write,
    .release = beep_release,
};

//驱动入口函数
static int __init beep_init(void)
{
    int ret = 0;

    //设置BEEP所使用的GPIO
    //1、获取设备节点：beep
    beep.nd = of_find_node_by_path("/beep");
    if(beep.nd == NULL)
    {
        printk("beep node not find!\r\n");
        return -EINVAL;
    }else{
        printk("beep node find!\r\n");
    }

    //2、获取设备树中的gpio属性，得到BEEP所使用的GPIO编号
    beep.beep_gpio = of_get_named_gpio(beep.nd, "beep-gpio", 0);
    if (beep.beep_gpio < 0)
    {
        printk("can't get beep-gpio");
        return -EINVAL;
    }
    printk("led-gpio num = %d\r\n", beep.beep_gpio);  
    
    //3、设置GPIO5_IO01为输出，并且输出高点平，默认关闭BEEP
    ret = gpio_direction_output(beep.beep_gpio, 1);
    if(ret < 0)
    {
        printk("can't set gpio!\r\n");
    }
    //注册字符设备驱动
    //1、创建设备号
    if(beep.major)//定义了设备号
    {
        beep.devid = MKDEV(beep.major, 0);
        register_chrdev_region(beep.devid,BEEP_CNT,BEEP_NAME);
    }
    else//没有定义设备号
    {
        alloc_chrdev_region(&beep.devid, 0, BEEP_CNT, BEEP_NAME);
        beep.major = MAJOR(beep.devid);//获取分配号的主设备号
        beep.minor = MINOR(beep.devid);//获取分配号的次设备号
    }
    printk("beep major = %d, minor = %d\r\n",beep.major, beep.minor);
    //2、初始化cdev
    beep.cdev.owner = THIS_MODULE;
    cdev_init(&beep.cdev, &beep_fops);
    //3、添加一个cdev
    cdev_add(&beep.cdev, beep.devid, BEEP_CNT);
    //4、创建类
    beep.class = class_create(THIS_MODULE,BEEP_NAME);
    if (IS_ERR(beep.class))
    {
        return PTR_ERR(beep.class);
    }
    //5、创建设备
    beep.device = device_create(beep.class, NULL, beep.devid, NULL, BEEP_NAME);
    if(IS_ERR(beep.device))
    {
        return PTR_ERR(beep.device);
    }
    return 0;
}
//驱动出口函数
static void __exit beep_exit(void)
{
    //注销字符设备驱动
    cdev_del(&beep.cdev); //删除cdev
    unregister_chrdev_region(beep.devid, BEEP_CNT); //删除设备号
    device_destroy(beep.class, beep.devid);
    class_destroy(beep.class);
}

module_init(beep_init);
module_exit(beep_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("ssz");

3、编写测试APP

编写测试文件beepApp.c：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define BEEPOFF 0
#define BEEPON 1

int main(int argc, char *argv[])
{
    int fd,retvalue;
    char *filename;
    unsigned char databuf[1];

    if (argc != 3)
    {
        printf("Error Usage!\r\n");
        return -1;
    }
    
    filename = argv[1];

    //打开beep驱动
    fd = open(filename ,O_RDWR);
    if(fd < 0)
    {
        printf("file %s open failed!\r\n",argv[1]);
        return -1;
    }
    databuf[0] = atoi(argv[2]);
    //向/dev/beep文件写入数据
    retvalue = write(fd, databuf, sizeof(databuf));
    if(retvalue < 0)
    {
        printf("BEEP Control Failed!\r\n");
        close(fd);
        return -1;
    }
    retvalue = close(fd); //关闭文件
    if(retvalue < 0)
    {
        printf("file %s close failed!\r\n",argv[1]);
        return -1;
    }
    return 0;
}

 四、运行测试

同前面章节步骤。

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