Linux蜂鸣器实验(使用上一节子系统思想，摈弃了自己配置寄存器的繁琐操作)
目录
- 子系统思想的蜂鸣器驱动流程
- 硬件原理图分析
- 实验程序编写
- 修改设备树文件
- 蜂鸣器驱动程序编写
- 编写测试APP
- 运行测试
- 编译驱动程序和测试APP
- 运行测试
上一章实验中我们借助pinctrl 和gpio 子系统编写了LED 灯驱动，I.MX6U-ALPHA 开发板上还有一个蜂鸣器，从软件的角度考虑，蜂鸣器驱动和LED 灯驱动其实是一摸一样的，都是控制IO 输出高低电平。本章我们就来学习编写蜂鸣器的Linux 驱动，也算是对上一章讲解的pinctrl和gpio 子系统的巩固。
子系统思想的蜂鸣器驱动流程
蜂鸣器驱动原理已经在第十四章有了详细的讲解，I.MX6U-ALPHA 开发板上的蜂鸣器通过SNVS_TAMPER1 引脚来控制，本节我们来看一下如果在Linux 下编写蜂鸣器驱动需要做哪些工作：
- ①、在设备树中添加SNVS_TAMPER1 引脚的pinctrl信息。
- ②、在设备树中创建蜂鸣器节点，在蜂鸣器节点中加入GPIO 信息。
- ③、编写驱动程序和测试APP，和第四十五章的LED 驱动程序和测试APP 基本一样。
硬件原理图分析
本章实验硬件原理图参考14.3 小节即可。
实验程序编写
本实验对应的例程路径为：开发板光盘-> 2、Linux 驱动例程-> 6_beep。
本章实验在四十二章实验的基础上完成，重点是将驱动改为基于设备树的.
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-alientek-emmc.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：
1 pinctrl_beep: beepgrp {2 fsl,pins = <
3 MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER1__GPIO5_IO01 0x10B0 /* beep */
4 >;
5 };
第3 行，将SNVS_TAMPER1 这个PIN 复用为GPIO5_IO01，电气属性0x10B0 ，宏
MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER1__GPIO5_IO01 定义在arch/arm/boot/dts/imx6ull-pinfunc-snvs.h文件中。
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：
1 beep {2 #address-cells = <1>;
3 #size-cells = <1>;
4 compatible = "atkalpha-beep";
5 pinctrl-names = "default";
6 pinctrl-0 = <&pinctrl_beep>;
7 beep-gpio = <&gpio5 1 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
8 status = "okay";
9 };
第6 行，pinctrl-0 属性设置蜂鸣器所使用的PIN 对应的pinctrl 节点。
第7 行，beep-gpio 属性指定了蜂鸣器所使用的GPIO。
3、检查PIN 是否被其他外设使用
在本章实验中蜂鸣器使用的PIN 为SNVS_TAMPER1，因此先检查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)，结果如图46.3.1.1 所示：
蜂鸣器驱动程序编写
设备树准备好以后就可以编写驱动程序了，本章实验在第四十五章实验驱动文件gpioled.c的基础上修改而来。新建名为“6_beep”的文件夹，然后在6_beep 文件夹里面创建vscode 工程，工作区命名为“beep”。工程创建好以后新建beep.c 文件，在beep.c 里面输入如下内容：
#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>
/***************************************************************
Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
文件名 : beep.c
作者 : 左忠凯
版本 : V1.0
描述 : 蜂鸣器驱动程序。
其他 : 无
论坛 : www.openedv.com
日志 : 初版V1.0 2019/7/15 左忠凯创建
***************************************************************/
#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 *//* beep设备结构体 */
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 *//** @description : 打开设备* @param - inode : 传递给驱动的inode* @param - filp : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量* 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。* @return : 0 成功;其他 失败*/
static int beep_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{filp->private_data = &beep; /* 设置私有数据 */return 0;
}/** @description : 向设备写数据 * @param - filp : 设备文件，表示打开的文件描述符* @param - buf : 要写给设备写入的数据* @param - cnt : 要写入的数据长度* @param - offt : 相对于文件首地址的偏移* @return : 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败*/
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); /* 打开蜂鸣器 */} else if(beepstat == BEEPOFF) {gpio_set_value(dev->beep_gpio, 1); /* 关闭蜂鸣器 */}return 0;
}/** @description : 关闭/释放设备* @param - filp : 要关闭的设备文件(文件描述符)* @return : 0 成功;其他 失败*/
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,
};/** @description : 驱动出口函数* @param : 无* @return : 无*/
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BEEP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);//视频里此处要gpio_request 后面要free /* 3、设置GPIO5_IO01为输出，并且输出高电平，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); /* 申请设备号 */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;
}/** @description : 驱动出口函数* @param : 无* @return : 无*/
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); /* 注销设备号 */device_destroy(beep.class, beep.devid);class_destroy(beep.class);
}module_init(beep_init);
module_exit(beep_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");
beep.c 中的内容和上一章的gpioled.c 中的内容基本一样，只是换为了初始化
SNVS_TAMPER1 这个PIN，这里就不详细的讲解了。
编写测试APP
测试APP 在上一章实验的ledApp.c 文件的基础上完成，新建名为beepApp.c 的文件，然后输入如下所示内容：
#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
/***************************************************************
Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
文件名 : beepApp.c
作者 : 左忠凯
版本 : V1.0
描述 : beep测试APP。
其他 : 无
使用方法 ：./beepApp /dev/beep 0 关闭蜂鸣器./beepApp /dev/beep 1 打开蜂鸣器
论坛 : www.openedv.com
日志 : 初版V1.0 2019/1/30 左忠凯创建
***************************************************************/#define BEEPOFF 0
#define BEEPON 1/** @description : main主程序* @param - argc : argv数组元素个数* @param - argv : 具体参数* @return : 0 成功;其他 失败*/
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]); /* 要执行的操作：打开或关闭 *//* 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;
}beepApp.c 的文件内容和ledApp.c 文件内容基本一样，要是对文件进行打开、写、关闭等操作。
运行测试
编译驱动程序和测试APP
1、编译驱动程序
编写Makefile 文件，本章实验的Makefile 文件和第四十章实验基本一样，只是将obj-m 变量的值改为beep.o，Makefile 内容如下所示：
KERNELDIR := /home/zuozhongkai/linux/IMX6ULL/linux/temp/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek
CURRENT_PATH := $(shell pwd)obj-m := beep.obuild: kernel_moduleskernel_modules:$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modulesclean:$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean
第4 行，设置obj-m 变量的值为beep.o。
输入如下命令编译出驱动模块文件：
make -j32
编译成功以后就会生成一个名为“beep.ko”的驱动模块文件。
2、编译测试APP
输入如下命令编译测试beepApp.c 这个测试程序：
arm-linux-gnueabihf-gcc beepApp.c -o beepApp
编译成功以后就会生成beepApp 这个应用程序。
运行测试
将上一小节编译出来的beep.ko 和beepApp 这两个文件拷贝到rootfs/lib/modules/4.1.15 目录中，重启开发板，进入到目录lib/modules/4.1.15 中，输入如下命令加载beep.ko 驱动模块：
depmod //第一次加载驱动的时候需要运行此命令
modprobe beep.ko //加载驱动
驱动加载成功以后会在终端中输出一些信息，如图46.4.2.1 所示：
从图46.4.2.1 可以看出，beep 这个节点找到了，并且GPIO5_IO01 这个GPIO 的编号为129。
使用beepApp 软件来测试驱动是否工作正常，输入如下命令打开蜂鸣器：
./beepApp /dev/beep 1 //打开蜂鸣器
输入上述命令，查看I.MX6U-ALPHA 开发板上的蜂鸣器是否有鸣叫，如果鸣叫的话说明驱
动工作正常。在输入如下命令关闭蜂鸣器：
./beepApp /dev/beep 0 //关闭蜂鸣器
输入上述命令以后观察I.MX6U-ALPHA 开发板上的蜂鸣器是否停止鸣叫。如果要卸载驱动的话输入如下命令即可：
rmmod beep.ko
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