Linux驱动开发基础(有源蜂鸣器模块)

发布于:2024-11-29 ⋅ 阅读:(25) ⋅ 点赞:(0)

目录

1.蜂鸣器简介

2.硬件设计

3.示例代码

3.1 修改设备树

3.2 驱动程序

3.3 应用程序

3.4 Makefile

3.5 编译与运行


1.蜂鸣器简介

有源蜂鸣器:内部自带振荡源,将正负极接上直流电压即可持续发声,频率固定

无源蜂鸣器:内部不带振荡源,需要控制器提供振荡脉冲才可发声,调整提供振荡脉冲的频率,可发出不同频率的声音

2.硬件设计

原理图:

3.示例代码

3.1 修改设备树

在根节点下新增子节点:

    mybuzzer {
        compatible = "mybuzzer,buzzer";
        gpios = <&gpio4 22 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
    };

3.2 驱动程序

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/kmod.h>
#include <linux/gfp.h>
#include <linux/gpio/consumer.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/of_irq.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/fcntl.h>
#include <linux/kdev_t.h>

// 主设备号
static int major = 0;
// 设备类指针
static struct class *buzzer_class;
// GPIO描述符指针
static struct gpio_desc *buzzer_pin;

// buzzer_write函数,用于向设备写入数据以控制蜂鸣器开关
ssize_t buzzer_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
    int err;
    unsigned char ker_buf;

    // 从用户空间读取数据到内核空间
    err = copy_from_user(&ker_buf, buf, 1);
    if (size!= 1)
        return -EINVAL;

    // 检查GPIO描述符是否有效
    if (!buzzer_pin) {
        printk(KERN_ERR "buzzer_pin is NULL!\n");
        return -EINVAL;
    }

    // 根据传入的数据设置蜂鸣器引脚的电平,假设传入1开启蜂鸣器,传入0关闭蜂鸣器
    if (ker_buf == 1) {
        gpiod_set_value(buzzer_pin, 0);
    } else if (ker_buf == 0) {
        gpiod_set_value(buzzer_pin, 1);
    } else {
        return -EINVAL;
    }

    return 1;
}

// 定义文件操作结构体
static struct file_operations buzzer_opes = {
  .owner = THIS_MODULE,
  .write = buzzer_write,
};

// buzzer_probe函数,在设备探测时被调用
int buzzer_probe(struct platform_device *pdev)
{
    // 获取GPIO引脚描述符,检查返回值是否为NULL,确保获取成功
    buzzer_pin = gpiod_get(&pdev->dev, NULL, GPIOD_OUT_HIGH);

    // 创建设备类,检查返回值确保创建成功
    buzzer_class = class_create(THIS_MODULE, "buzzer_class");


    // 注册字符设备,获取主设备号并检查返回值确保注册成功
    major = register_chrdev(0, "mybuzzer", &buzzer_opes);

    // 创建设备节点
    device_create(buzzer_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "mybuzzer");

    return 0;
}

// buzzer_remove函数,在设备移除时被调用
int buzzer_remove(struct platform_device *pdev)
{
    // 删除设备节点
    device_destroy(buzzer_class, MKDEV(major, 0));


    // 释放GPIO引脚描述符
    gpio_free(buzzer_pin);


    // 销毁设备类
    class_destroy(buzzer_class);


    // 注销字符设备
    unregister_chrdev(major, "mybuzzer");

    return 0;
}

// 定义设备ID表
static struct of_device_id mybuzzer[] = {
    {.compatible = "mybuzzer,buzzer"},
    {},
};

// 定义平台驱动结构体
static struct platform_driver buzzer_dri = {
  .probe = buzzer_probe,
  .remove = buzzer_remove,
  .driver = {
      .name = "mybuzzer,buzzer",
      .of_match_table = mybuzzer,
    }
};

// 模块初始化函数
static int __init buzzer_init(void)
{
    int err;

    // 注册平台驱动,检查返回值确保注册成功
    err = platform_driver_register(&buzzer_dri);
    if (err < 0) {
        printk(KERN_ERR "Failed to register platform driver for buzzer: %d\n", err);
        return err;
    }

    return 0;
}

// 模块退出函数
static void __exit buzzer_exit(void)
{
    // 注销平台驱动
    platform_driver_unregister(&buzzer_dri);

    // 注销字符设备
    unregister_chrdev(major, "mybuzzer");

    // 销毁设备类
    class_destroy(buzzer_class);
}

MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(buzzer_init);
module_exit(buzzer_exit);

3.3 应用程序

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define BUZZER_Device "/dev/mybuzzer"


int main(int argc, char **argv)
{
    int fd;
    char buf;
    int ret;

    /* 1. 判断参数 */
    if (argc < 2)
    {
        printf("Usage: %s [on | off]\n", argv[0]);
        return -1;
    }

    /* 2. 打开文件 */
    fd = open(BUZZER_Device, O_RDWR);
    if (fd < 0)
    {
        printf("can not open buzzer_device\n");
        return -1;
    }

    if (argc == 2)
    {
        if (strcmp(argv[1], "on") == 0)
        {
            buf = 1;
        }
        else
        {
            buf = 0;
        }
        ret = write(fd, &buf, 1);
        if (ret < 0)
        {
            printf("Failed to write to buzzer device\n");
            close(fd);
            return -1;
        }
    }

    close(fd);

    return 0;
}

3.4 Makefile

# 1. 使用不同的开发板内核时, 一定要修改KERN_DIR
# 2. KERN_DIR中的内核要事先配置、编译, 为了能编译内核, 要先设置下列环境变量:
# 2.1 ARCH,          比如: export ARCH=arm64
# 2.2 CROSS_COMPILE, 比如: export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-
# 2.3 PATH,          比如: export PATH=$PATH:/home/book/100ask_roc-rk3399-pc/ToolChain-6.3.1/gcc-linaro-6.3.1-2017.05-x86_64_aarch64-linux-gnu/bin 
# 注意: 不同的开发板不同的编译器上述3个环境变量不一定相同,
#       请参考各开发板的高级用户使用手册
 
KERN_DIR =  /home/book/100ask_imx6ull-sdk/Linux-4.9.88 # 板子所用内核源码的目录
 
all:
	make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules 
	$(CROSS_COMPILE)gcc -o buzzer_test buzzer_test.c
clean:
	make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
	rm -rf modules.order  buzzer_test
 
# 参考内核源码drivers/char/ipmi/Makefile
# 要想把a.c, b.c编译成ab.ko, 可以这样指定:
# ab-y := a.o b.o
# obj-m += ab.o
 
 
 
obj-m += buzzer_drv.o

3.5 编译与运行

1.编译

2.将可执行程序和.ko文件传送到开发板上

3.转载驱动并查看驱动

4. 运行程序

./buzzer_test on // 开启蜂鸣器
./buzzer_test off // 关闭蜂鸣器