字符设备PWM驱动

Linux环境下利用platform_driver和设备树实现PWM驱动，此文以开发板FS4412为例。

一、PWM驱动的硬件资源

PWM，脉宽调制器，顾名思义就是一个输出脉冲宽度可以调整的硬件器件，它不仅脉冲宽度可调，频率也可以调整，它的核心部件是一个硬件定时器。

1.PWM工作原理

PWM管脚默认输出高电平,在图1中的时刻1将计数值设为 109，比较值设为109，在时刻2启动定时器，PWM立即输出低电平，在时钟的作用下，计数器开始做减法计数，当计数值减到和比较值一致时（时刻3),输出翻转，之后一直输出高电平。当计数到达0后（时刻4)，再完成一次计数，在时刻5重新从109开始计数，输出再次变成低电平，如此周而复始就形成一个矩形波。波形的周期由计数值决定，占空比由比较值决定。在图1中,占空比为110/160,如果用于计数的时钟频率为freq，那么波形的频率就为freq/160。

2.PWM电路原理

通过查找原理图，FS4412使用了其中一路PWM输出(PWM0，对应管脚为GPD0.0)接蜂鸣器，如图2

3.PWM内部结构

PWM内部结构图如图3，PWM的输入时钟是PCLK,经讨8位的预分频后再经过第二次分频的时钟最终给到PWM0所对应的计数器0.TCNTB0是计数值寄存器，用于控制PWM输出波形的频率,
TCMPB0是比较寄存器，用于控制PWM输出波形的占空比。

二、具体代码

1.设备树

修改设备树，与驱动程序进行匹配 {.compatible = “fs,mybee”}，然后驱动程序，才能通过设备树获取硬件资源
设备树修改后需要重新编译，并下载到开发板运行，通过ls /proc/device-tree/ 可以在系统中查看获取的设备树信息

/linux-3.14/arch/arm/boot/dts下对应的设备树文件添加之后重新编译

mybee@11000ca0{compatible ="fs,mybee";reg = <0x114000A0 0x4>,<0x139d0000 0x14>;};

2.应用程序代码

代码如下（示例）：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/ioctl.h>
#define BUZZER_ON  _IO('B',1)
#define BUZZER_OFF _IO('B',2)
int main(void)
{int fd;int ret;fd = open("/dev/buzzer",O_RDWR);if(fd==-1){perror("open");return -1;}//printf("open device success %d\n",fd);while(1){ioctl(fd,BUZZER_ON);sleep(1);ioctl(fd,BUZZER_OFF);sleep(1);} close(fd);return 0;
}

3.驱动程序代码

头文件和命令

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/err.h>
#include <asm/io.h>
#define BUZZER_ON  _IO('B',1)
#define BUZZER_OFF _IO('B',2)//需要与应用程序一致

提前准备好硬件相关的寄存器

#define GPD0CON    0x114000A0
#define TCFG0      0x139D0000
#define TCFG1      0x139D0004
#define TCON       0x139D0008
#define TCNTB0     0x139D000C
#define TCMPB0     0x139D0010
unsigned int *gpd0con;
unsigned int *tcfg0;
unsigned int *tcfg1;
unsigned int *tcon;
unsigned int *tcntb0;
unsigned int *tcmpb0;

定义相关的函数和需要用到的变量

//实现platform_driver
int my_probe(struct platform_device *pdev);
int my_remove(struct platform_device *pdev);
long my_ioctl(struct file *pf, unsigned int cmd, unsigned long args);static struct resource *rescon;
static struct resource *resdata;//设备资源
static dev_t devnum;//申请设备号时使用
static char *name ="mybuzzer";//设备名
static struct cdev mycdev ;//字符设备
static struct class * myclass;
static struct device * mydevice;//设备节点
static struct file_operations myops={.unlocked_ioctl = my_ioctl,
};
int buzzer_init(void);//操作函数
int buzzer_on(void);
int buzzer_off(void);
//定义platform_driver对象
struct of_device_id of_matches[]={{.compatible="fs,mybee"},           //修改匹配规则，从设备树  {},                                 //获取buzzer相关硬件信息
};
static struct platform_driver mydriver ={.probe = my_probe,.remove = my_remove,.driver = {.name = "mytest",               .of_match_table =  of_matches,  //通过设备树匹配},
};

对蜂鸣器相关的操作函数

int buzzer_init(void)//注册
{u32 tmp;tmp = readl(gpd0con);tmp &= ~0xf;tmp |= 0x2;writel(tmp,gpd0con);tmp = readl(tcfg0);tmp |= 0xff;writel(tmp,tcfg0);tmp = readl(tcfg1);tmp &= ~0xf;tmp |= 0x3;writel(tmp,tcfg1);writel(110,tcntb0);writel(110/2,tcmpb0);tmp = readl(tcon);tmp |= 0x1<<3;tmp |= 0x1<<1;writel(tmp,tcon);tmp = readl(tcon);tmp &= ~(0x1<<1);writel(tmp,tcon);return 0;
}
int buzzer_on(void)//打开
{u32 tmp;printk("buzzer_on\n");tmp = readl(tcon);tmp |= 0x1;writel(tmp,tcon);return 0;
}
int buzzer_off(void)//关闭
{u32 tmp;printk("buzzer_off\n");tmp = readl(tcon);tmp &= ~0x1;writel(tmp,tcon);return 0;
}

平台驱动相关函数

int my_probe(struct platform_device *pdev)//与设备树匹配成功执行
{int ret;//通过设备树获取 硬件资源printk("match\n");rescon = platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_MEM,0);if(rescon==NULL){return -1;}printk("%#x\n",rescon->start);gpd0con = ioremap(rescon->start,4);resdata = platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_MEM,1);if(resdata==NULL){return -1;}printk("%#x\n",resdata->start);tcfg0 = ioremap(resdata->start,4);//gpd0con = ioremap(GPD0CON,4);//tcfg0 = ioremap(TCFG0,4);tcfg1 = ioremap(resdata->start+4,4);tcon = ioremap(resdata->start+8,4);tcntb0 = ioremap(resdata->start+12,4);tcmpb0 = ioremap(resdata->start+16,4);//字符设备注册ret =  alloc_chrdev_region(&devnum,0,1,name);//1.申请设备号if(ret!=0){goto failed_alloc;}cdev_init(&mycdev,&myops); //2.cdev初始化ret = cdev_add(&mycdev,devnum,1); //3.cdev添加到内核if(ret!=0){goto failed_add;}printk("register success %d,%d\n",MAJOR(devnum),MINOR(devnum));myclass = class_create(THIS_MODULE,"myclass");if(IS_ERR(myclass)){goto failed_class;}mydevice = device_create(myclass,NULL,devnum,NULL,"buzzer");if(IS_ERR(mydevice)){goto failed_device;}//硬件操作buzzer_init();buzzer_off();return 0;
failed_device://失败之后的对应操作class_destroy(myclass);
failed_class:cdev_del(&mycdev);
failed_add:unregister_chrdev_region(devnum,1);
failed_alloc:return -1;
}
int my_remove(struct platform_device *pdev)//卸载时执行
{printk("driver remove\n");iounmap(gpd0con);//取消映射iounmap(tcfg0);iounmap(tcfg1);iounmap(tcon);iounmap(tcntb0);iounmap(tcmpb0);device_destroy(myclass,devnum);class_destroy(myclass);cdev_del(&mycdev);unregister_chrdev_region(devnum,1);return 0;
}
long my_ioctl(struct file *pf, unsigned int cmd, unsigned long args)//当应用层调用IO操作时就会调用到此函数
{switch (cmd){case BUZZER_ON:  buzzer_on(); break;case BUZZER_OFF: buzzer_off();break;default:  return -1;}return 0;
}
static int mod_init(void)//模块加载函数
{return  platform_driver_register(&mydriver);  //平台驱动注册
}
static void mod_exit(void)//模块卸载函数
{platform_driver_unregister(&mydriver);        //平台驱动注销
}
module_init(mod_init);//注册到内核
module_exit(mod_exit);//卸载到内核
MODULE_LICENSE("GPL");//模块信息

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