Linux misc设备（二）蜂鸣器驱动

末蓝、 2024-04-17 05:44 79阅读 0赞

**Linux misc设备驱动**

[Linux misc设备（一）misc驱动框架][Linux misc_misc]

[Linux misc设备（二）蜂鸣器驱动][Linux misc]

# Linux misc设备（二）蜂鸣器驱动 #

### 文章目录 ###

*  Linux misc设备（二）蜂鸣器驱动
 *   *  一、注册misc设备
     *  二、硬件操作
     *   *  2.1 GPIO设置
         *  2.2 PWM定时器的时钟设置
         *  2.3 PWM定时器设置
     *  三、源码
     *  四、测试

本文将介绍如何基于misc框架写一个蜂鸣器驱动程序

## 一、注册misc设备 ##

首先先基于misc驱动框架注册一个misc设备

static int buzzer_open(struct inode *inode, struct file *file)
    {
        
        return 0;
    }
    
    
    static int buzzer_close(struct inode *inode, struct file *file)
    {
        
    	return 0;
    }
    
    static int buzzer_ioctl(struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
    {
        
        return 0;
    }
    
    
    static struct file_operations buzzer_fops = {
        
        .owner   =   THIS_MODULE,
        .open    =   buzzer_open,
        .release =   buzzer_close, 
        .ioctl   =   buzzer_ioctl,
    };
    
    static struct miscdevice buzzer_dev = {
        
    	.minor  = MISC_DYNAMIC_MINOR, //动态分配次设备号
    	.name   = "buzzer",
    	.fops   = &buzzer_fops, //文件操作集
    };
    
    static int __init buzzer_init(void)
    {
        
        /* 注册杂项设备 */
    	misc_register(&buzzer_dev);
    
    	return 0;
    }
    
    static void __exit buzzer_exit(void)
    {
        
        /* 注销杂项设备 */
    	misc_deregister(&buzzer_dev);
    }
    
    module_init(buzzer_init);
    module_exit(buzzer_exit);
    MODULE_LICENSE("GPL");

编译该驱动程序后，加载模块，就会生成`/dev/buzzer`设备节点

我们要实现这个驱动程序的功能是可以通过ioctl来控制蜂鸣器的频率

那么就需要在`buzzer_ioctl`里去操作硬件，下面来讲一讲如何去操控蜂鸣器

## 二、硬件操作 ##

此驱动程序的芯片是三星`S5PV210`，硬件平台是`X210`

首先打开原理图，找到蜂鸣器

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQ2MjIwMg_size_16_color_FFFFFF_t_70]

从原理图中可以看到蜂鸣器接在`PWMTOUT2`引脚处，表明该引脚可以用于PWM输出

只要该引脚为高电平，蜂鸣器就会响，那么通过PWM就可以控制蜂鸣器的频率

再看一看`PWMTOUT2`接到芯片的哪一个引脚

![在这里插入图片描述][20190823155831592.PNG]

该GPIO为GPD0\_2

要使该GPIO输出PWM，第一步就是设置该GPIO的功能，第二步就是设置PWM相关的寄存器

我们先看第一部分，打开datasheet，查找该GPIO相关的寄存器

### 2.1 GPIO设置 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQ2MjIwMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

`GPD0CON`为GPD0组的GPIO的功能配置寄存器，其地址为`0xE020_00A0`，其中GPD0CON\[2\]表示GPD0\_2的配置

配置中的`TOUT_2`表示PWM输出功能，那么要配置GPD0\_2为PWM输出功能，可以这样做

GPD0CON |= 0x2<<4;

下面继续来介绍PWM相关的设置

从datasheet中可以得知，S5PV210有5个PWM定时器，其中定时器0、1、2、3有PWM输出引脚，定时器4没有PWM输出引脚

从我们上述的原理图可以看出，我们使用的是PWM定时器2，其对应输出引脚为GPD0\_2

### 2.2 PWM定时器的时钟设置 ###

这些定时器的时钟源为APB-PCLK，定时器0和1共享一个8位分频器，定时器2、3、4共享一个8位分频器，每个定时器还有二级的时钟分频器，如下图所示

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQ2MjIwMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

也就是说，PWM的定时器的时钟源是`APB-PCLK`经过1级8位分频器分频，再经过2级复用器分频得来

查看相应的寄存器

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQ2MjIwMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQ2MjIwMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

其中`TCFG0`用于设置1级分频器倍数，`TCFG1`用于设置2级复用器

PWM定时器的频率可以这样计算

Frequency = PCLK / (一级分频 + 1) / (二级分频)

如果要设置PWM定时器2的频率，可以这样做

TCFG0 |= prescaler<<8;
    TCFG1 |= mux<<8;

### 2.3 PWM定时器设置 ###

每个PWM定时器都有一个32位的向下计数器

需要设置计数周期，PWM电平触发时间，然后手动更新计数周期（使其加载到定时器的计数器中）

需要设置自动装载，在每次定时器减到0后，会自动装载计数周期

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQ2MjIwMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

图中所示，计数周期为159(50+109)，PWM电平触发时间时间为109，表示每次加载到定时器的计数器的起始值为159，当计数器减到109时，触发电平装换

查看datasheet中描述寄存器

**TCNTBn为计数周期的缓存寄存器**

![在这里插入图片描述][20190823163759273.PNG]

**TCMPBn为比较寄存器**，描述PWM电平转换时刻

![在这里插入图片描述][20190823163910763.PNG]

**TCON控制PWM定时器**，设置自动重装载，手动更新计数周期，启动定时器

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQ2MjIwMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

**设置PWM定时器的步骤**

*  设置计数周期缓存寄存器TCNTBn
 *  设置比较器TCMPBn
 *  通过置位TCON中的手动更新TCMPBn的位，来加载TCNBn的值到PWM定时器的计数器中
 *  通过置位TCON中相应的位来开启自动重装载
 *  复位TCON中的手动更新TCMPBn的位
 *  通过设置TCON寄存器打开定时器

总结一下：pwm的设置总共三部分，第一设置GPIO功能，第二设置PWM定时器的时钟源，第三设置PWM定时器

## 三、源码 ##

#include <linux/module.h>
    #include <linux/kernel.h>
    #include <linux/fs.h>
    #include <linux/init.h>
    #include <asm/io.h>
    #include <asm/uaccess.h>
    #include <linux/clk.h>
    #include <linux/miscdevice.h>
    #include <linux/gpio.h>
    #include <plat/gpio-cfg.h>
    
    #define TCFG0   0xE2500000
    #define TCFG1   0xE2500004
    #define TCON    0xE2500008
    #define TCNTB2  0xE2500024
    #define TCMPB2  0xE2500028
    
    #define PWM_IOCTL_SET_FREQ		1
    #define PWM_IOCTL_STOP			0
    
    static volatile unsigned int *tcfg0;
    static volatile unsigned int *tcfg1;
    static volatile unsigned int *tcon;
    static volatile unsigned int *tcntb2;
    static volatile unsigned int *tcmpb2;
    
    static void pwm_set_freq( unsigned long freq)
    {
        
        unsigned long cfg;
    	struct clk *clk_p;
    	unsigned long pclk;
    
    	/* 设置GPD0_2为PWM输出 */
    	s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPD0(2), S3C_GPIO_SFN(2));
    
    	clk_p = clk_get(NULL, "pclk");
    	pclk  = clk_get_rate(clk_p);
    
        /* 计算周期 */
    	cfg  = (pclk/16/16)/freq;
        writel(cfg, tcntb2);
        writel(cfg/2, tcmpb2); //占空比50%
    
        /* 设置并启动定时器 */
        cfg = readl(tcon);
    	cfg &= ~(0xf<<12);
    	cfg |= (0xb<<12); //取消死区，使能自动装载，置位手动更新，开启定时器
    	writel(cfg, tcon);
    
        /* 复位手动更新位 */
    	cfg &= ~(2<<12);
    	writel(cfg, tcon);
    }
    
    void pwm_stop( void )
    {
        
    	s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPD0(2), S3C_GPIO_INPUT);
    }
    
    static int buzzer_open(struct inode *inode, struct file *file)
    {
        
        return 0;
    }
    
    
    static int buzzer_close(struct inode *inode, struct file *file)
    {
        
    	return 0;
    }
    
    static int buzzer_ioctl(struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
    {
        
    	switch (cmd) 
    	{
        
    		case PWM_IOCTL_SET_FREQ:
                pwm_set_freq(arg);
    			break;
    
    		case PWM_IOCTL_STOP:
    		default:
                pwm_stop();
    			break;
    	}
    
    	return 0;
    }
    
    
    static struct file_operations buzzer_fops = {
        
        .owner   =   THIS_MODULE,
        .open    =   buzzer_open,
        .release =   buzzer_close, 
        .ioctl   =   buzzer_ioctl,
    };
    
    static struct miscdevice buzzer_dev = {
        
    	.minor  = MISC_DYNAMIC_MINOR,
    	.name   = "buzzer",
    	.fops   = &buzzer_fops,
    };
    
    static int __init buzzer_init(void)
    {
        
    	int ret;
        unsigned long cfg;
    
        /* 注册杂项设备 */
    	ret = misc_register(&buzzer_dev);
    	
    	/* 申请GPIO */
    	ret = gpio_request(S5PV210_GPD0(2), "GPD0");
    
        /* 设置GPIO为输入，不让蜂鸣器响 */
    	s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPD0(2), S3C_GPIO_INPUT);
    
        /* 映射地址 */
        tcfg0  = ioremap(TCFG0, 4);
        tcfg1  = ioremap(TCFG1, 4);
        tcon   = ioremap(TCON, 4);
        tcntb2 = ioremap(TCNTB2, 4);
        tcmpb2 = ioremap(TCMPB2, 4);
    
        /* 配置定时器时钟 */
        /* prescaler1+1 */
        cfg = readl(tcfg0);
        cfg &= ~(0xFF<<8);
        cfg |= (0x0F<<8);
        writel(cfg, tcfg0);
    
        /* MUX1 */
        cfg = readl(tcfg1);
        cfg &= ~(0xF<<8);
        cfg |= (0x4<<8);
        writel(cfg, tcfg1);
    
    	return ret;
    }
    
    static void __exit buzzer_exit(void)
    {
        
        /* 注销杂项设备 */
    	misc_deregister(&buzzer_dev);
    
        /* 取消地址映射 */
        iounmap(tcfg0);
        iounmap(tcfg1);
        iounmap(tcon);
        iounmap(tcntb2);
        iounmap(tcmpb2);
    }
    
    module_init(buzzer_init);
    module_exit(buzzer_exit);
    MODULE_LICENSE("GPL");

## 四、测试 ##

编译驱动程序，加载模块，会生成`/dev/buzzer`设备节点

**测试应用程序**

#include <stdio.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    
    
    #define DEVNAME         "/dev/buzzer"
    
    #define PWM_IOCTL_SET_FREQ              1
    #define PWM_IOCTL_STOP                  0
    
    
    int main(void)
    {
        
            int fd = -1;
    
            fd = open(DEVNAME, O_RDWR);
            if (fd < 0)
            {
        
                    perror("open");
                    return -1;
            }
    
            ioctl(fd, PWM_IOCTL_SET_FREQ, 10000);
            sleep(1);
            ioctl(fd, PWM_IOCTL_STOP);
            sleep(1);
            ioctl(fd, PWM_IOCTL_SET_FREQ, 3000);
            sleep(1);
            ioctl(fd, PWM_IOCTL_STOP);
            sleep(1);
    
    
            close(fd);
    
            return 0;
    }

运行测试程序，可以听到不同频率的蜂鸣器响声

[Linux misc_misc]: https://blog.csdn.net/weixin_42462202/article/details/100039448
[Linux misc]: https://blog.csdn.net/weixin_42462202/article/details/100042085
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQ2MjIwMg_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20190823155454504.PNG?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQ2MjIwMg==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[20190823155831592.PNG]: https://img-blog.csdnimg.cn/20190823155831592.PNG
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQ2MjIwMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20190823160157517.PNG?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQ2MjIwMg==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQ2MjIwMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/20190823161259215.PNG?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQ2MjIwMg==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQ2MjIwMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/20190823161845128.PNG?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQ2MjIwMg==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQ2MjIwMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: https://img-blog.csdnimg.cn/20190823161902401.PNG?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQ2MjIwMg==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQ2MjIwMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: https://img-blog.csdnimg.cn/20190823163349344.PNG?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQ2MjIwMg==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[20190823163759273.PNG]: https://img-blog.csdnimg.cn/20190823163759273.PNG
[20190823163910763.PNG]: https://img-blog.csdnimg.cn/20190823163910763.PNG
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQ2MjIwMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]: https://img-blog.csdnimg.cn/20190823164252174.PNG?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQ2MjIwMg==,size_16,color_FFFFFF,t_70