[OK210開發板體驗]功能篇（5）Linux字符驅動之PWM蜂鳴器驅動

原創 2015-12-14 10:05:00 [OK210開發板體驗]功能篇（5）Linux字符驅動之PWM蜂鳴器驅動
前面進行了OK210開發板體驗的入門篇介紹，算是初步入門，分別包含：
[OK210開發板體驗]入門篇(1)：開箱驗板
[OK210開發板體驗]入門篇(2)：板載資源
[OK210開發板體驗]入門篇(3)：開發環境（軟件安裝，開發環境，燒寫系統）
[OK210開發板體驗]入門篇(4)：編程入門（NFS登錄，驅動入門）
[OK210開發板體驗]功能篇(1)：Linux字符驅動之Led
[OK210開發板體驗]功能篇(2)：Linux字符驅動之Key按鍵
[OK210開發板體驗]功能篇(3)：Linux Input子系統之Key按鍵
[OK210開發板體驗]功能篇(4)：Linux字符驅動之DS18B20
今天是功能篇的第五篇：Linux字符驅動之PWM蜂鳴器，本節主要分3部分：硬件分析，軟件基礎，驅動編程。
一、硬件分析
在[OK210開發板體驗]的第二篇：板載資源中，簡單分析了蜂鳴器的功能和作用。其實對蜂鳴器的操作，主要是通過S5PV210的PWM來實現的，因為在OK210上，連接的是一個無源蜂鳴器，必須通過外部的驅動信號，才能控制其的“鳴叫”。
首先從OK210的底板原理圖中可知，OK210開發板上的DS18B20連接通過一個三極管組成的放大電路連接到了核心板的XpwmTOUT[0]引腳上，如下圖所示：
 
而XpwmTOUT[0]引腳由S5PV210用戶手冊，可知，該引腳位于GPD0[0]引腳上，默認為GPI，即當作通用輸入端口使用，如下圖所示：
 
但的第一功能名為TOUT_0，繼續查閱，可知，該功能可作為PWM輸出使用，如下所示，
 

所以，我們要對蜂鳴器進行操作，就是通過對XpwmTOUT[0]引腳的設置，即將其設置為TOUT_0功能，通過配置PWM的波形來實現蜂鳴器的鳴叫。
二、軟件基礎
如上所述，無源蜂鳴器沒有自帶震蕩電路，必須外部提供2-5Khz左右的方波，才能驅動其發聲，而要想產生方波，就會用到S5PV210的PWM模塊。
S5PV210共有5個32bit的PWM定時器，其中定時器0、1、2、3有PWM功能，定時器4沒有輸出引腳。這些定時器都可產生中斷。每個定時器可選擇輸入時鐘為PCLK或SCLK_PWM。對PWM的操作，主要通過幾個寄存器來完成，操作步驟如下：
1、設置TCFG0寄存器：配置定時器的一級分頻值
2、設置TCFG1寄存器：配置定時器的二級分頻值
3、設置TCNTBn寄存器：遞減計數器緩沖寄存器
4、設置TCMPBn寄存器：比較緩沖寄存器
5、設置TCON寄存器：
（1）手動更新on（執行后，CPU會把TCNTBn的值加載到遞減計數器中）
（2）手動更新off、自動重載、啟動定時器
不過在Linux內核中，三星公司和飛凌公司已經為我們配置好了對這些PWM模塊的使用，具體參見源碼目錄下 arch/arm/plat-s3c/的pwm.c文件，在驅動編程中，主要使用pwm_config()、pwm_enable()、pwm_disable(pwm4buzzer)這三個函數。另外，也可參見另一篇博文【S5PV210 PWM】。
三 驅動編程
有圖有真相，按照如下運行后，即可聽到“鳴叫”。

1 驅動程序
  1. #include <linux/module.h>
  2. #include <linux/kernel.h>
  3. #include <linux/init.h>
  4. #include <linux/platform_device.h>
  5. #include <linux/fb.h>
  6. #include <linux/backlight.h>
  7. #include <linux/err.h>
  8. #include <linux/pwm.h>
  9. #include <linux/slab.h>
  10. #include <linux/miscdevice.h>
  11. #include <linux/delay.h>
  12. #include <mach/gpio.h>
  13. #include <mach/regs-gpio.h>
  14. #include <plat/gpio-cfg.h>

  16. #define DEVICE_NAME                                "pwm"
  17. #define PWM_IOCTL_SET_FREQ                1
  18. #define PWM_IOCTL_STOP                        0
  19. #define NS_IN_1HZ                                (1000000000UL)
  20. #define BUZZER_PWM_ID                        0
  21. #define BUZZER_PMW_GPIO                        S5PV210_GPD0(0)

  23. static struct pwm_device *pwm4buzzer;
  24. static struct semaphore lock;

  26. static void pwm_set_freq(unsigned long freq) {
  27.         int period_ns = NS_IN_1HZ / freq;
  28.         pwm_config(pwm4buzzer, period_ns / 2, period_ns);
  29.         pwm_enable(pwm4buzzer);
  30. }

  32. static void pwm_stop(void) {
  33.         pwm_config(pwm4buzzer, 0, NS_IN_1HZ / 100);
  34.         pwm_disable(pwm4buzzer);
  35. }


  38. static int my_pwm_open(struct inode *inode, struct file *file) {
  39.  , ; &, nbsp;     if (!down_trylock(&lock))
  40.                 return 0;
  41.         else
  42.                 return -EBUSY;
  43. }

  45. static int my_pwm_close(struct inode *inode, struct file *file) {
  46.         up(&lock);
  47.         return 0;
  48. }

  50. static long my_pwm_ioctl(struct file *filep, unsigned int cmd,
  51.                 unsigned long arg)
  52. {
  53.         switch (cmd) {
  54.                 case PWM_IOCTL_SET_FREQ:
  55.                         if (arg == 0)
  56.                                 return -EINVAL;
  57.                         pwm_set_freq(arg);
  58.                         break;

  60.                 case PWM_IOCTL_STOP:
  61.                 default:
  62.                         pwm_stop();
  63.                         break;
  64.         }

  66.         return 0;
  67. }


  70. static struct file_operations my_pwm_ops = {
  71.         .owner                        = THIS_MODULE,
  72.         .open                        = my_pwm_open,
  73.         .release                = my_pwm_close,
  74.         .unlocked_ioctl        = my_pwm_ioctl,
  75. };

  77. static struct miscdevice my_misc_dev = {
  78.         .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
  79.         .name = DEVICE_NAME,
  80.         .fops = &my_pwm_ops,
  81. };

  83. static int __init my_pwm_dev_init(void) {
  84.         int ret;
  85.     printk(DEVICE_NAME " my_pwm_dev_init\n");
  86.         ret = gpio_request(BUZZER_PMW_GPIO, DEVICE_NAME);
  87.         if (ret) {
  88.                 printk("request GPIO %d for pwm failed\n", BUZZER_PMW_GPIO);
  89.                 return ret;
  90.         }

  92.         gpio_set_value(BUZZER_PMW_GPIO, 0);
  93.         s3c_gpio_cfgpin(BUZZER_PMW_GPIO, S3C_GPIO_OUTPUT);
  94.         pwm4buzzer = pwm_request(BUZZER_PWM_ID, DEVICE_NAME);
  95.         if (IS_ERR(pwm4buzzer)) {
  96.                 printk("request pwm %d for %s failed\n", BUZZER_PWM_ID, DEVICE_NAME);
  97.                 return -ENODEV;
  98.         }

  100.         pwm_stop();
  101.         s3c_gpio_cfgpin(BUZZER_PMW_GPIO, S3C_GPIO_SFN(2));
  102.         gpio_free(BUZZER_PMW_GPIO);
  103.         init_MUTEX(&lock);
  104.         ret = misc_register(&my_misc_dev);
  105.         return ret;
  106. }

  108. static void __exit my_pwm_dev_exit(void) {
  109.     printk(DEVICE_NAME " my_pwm_dev_exit\n");
  110.         pwm_stop();
  111.         misc_deregister(&my_misc_dev);
  112. }

  114. module_init(my_pwm_dev_init);
  115. module_exit(my_pwm_dev_exit);

  117. MODULE_LICENSE("GPL");
  118. MODULE_AUTHOR("gjianw217@163.com");
  119. MODULE_DESCRIPTION("PWM Driver");
復制代碼
2 應用程序
  1. #include <stdio.h>
  2. #include <unistd.h>
  3. #include <stdlib.h>
  4. #include <sys/types.h>
  5. #include <sys/stat.h>
  6. #include <sys/ioctl.h>
  7. #include <fcntl.h>
  8. #define PWM_IOCTL_SET_FREQ 1
  9. #define PWM_IOCTL_STOP 0

  11. int main(int argc ,char* argv[])
  12. {
  13.    int m_fd=0;//
  14.    m_fd = open("/dev/pwm", O_RDONLY);
  15.    int freq=1000;
  16.    if(argc>1)
  17.    freq=atoi(argv[1]);
  18.    printf("%d \t\t",freq);
  19.    ioctl(m_fd, PWM_IOCTL_STOP);
  20.    ioctl(m_fd, PWM_IOCTL_SET_FREQ,freq);
  21.    getchar();
  22.    ioctl(m_fd, PWM_IOCTL_STOP);
  23.    close(m_fd);
  24.    return 0;
  25. }
復制代碼
3 Makefile文件
  1. #pwm Makefile
  2. ARCH=arm
  3. CROSS_COMPILE=/home/ok210/arm-2009q3/bin/arm-none-linux-gnueabi-
  4. APP_COMPILE=/home/ok210/arm-2009q3/bin/arm-none-linux-gnueabi-
  5. #obj-m := app-drv.o
  6. obj-m := pwm-drv.o
  7. #KDIR := /path/to/kernel/linux/
  8. KDIR := /home/ok210/android-kernel-samsung-dev/
  9. PWD := $(shell pwd)
  10. default:
  11.         make -C $(KDIR) M=$(PWD) ARCH=$(ARCH) CROSS_COMPILE=$(CROSS_COMPILE) modules
  12. app:pwm-app.c
  13.         $(APP_COMPILE)gcc -o app pwm-app.c
  14. clean:
  15.         $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) clean
復制代碼

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