Linux misc设备（二）蜂鸣器驱动

Linux misc设备驱动

Linux misc设备（一）misc驱动框架

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

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

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

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

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

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

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

TCMPBn为比较寄存器，描述PWM电平转换时刻

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

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          0static 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                  0int 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