mini6410蜂鸣器驱动学习（混杂设备）

mini6410的蜂鸣器Buzzer是通过PWM控制的，原理图如下所示，其中，连接蜂鸣器的PWM0对应GPF14，该引脚可通过软件设置为PWM输出，也可以作为普通的GPIO使用。

由以上可知，我们需要在驱动程序中，首先把GPF14端口设置为PWM功能输出，再设定相应的Timer就可以控制PWM的输出频率了。友善给的驱动代码如下所示：

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/poll.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <mach/hardware.h>
#include <plat/regs-timer.h>
#include <mach/regs-irq.h>
#include <asm/mach/time.h>
#include <linux/clk.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/miscdevice.h>

#include <mach/map.h>
#include <mach/regs-clock.h>
#include <mach/regs-gpio.h>

#include <plat/gpio-cfg.h>
#include <mach/gpio-bank-e.h>
#include <mach/gpio-bank-f.h>
#include <mach/gpio-bank-k.h>

#define DEVICE_NAME     "pwm"   //定义设备名

#define PWM_IOCTL_SET_FREQ		1  //定义宏变量，用于后面的ioctl中的switch case
#define PWM_IOCTL_STOP			0  //定义信号量lock

static struct semaphore lock;

/* freq:  pclk/50/16/65536 ~ pclk/50/16 
  * if pclk = 50MHz, freq is 1Hz to 62500Hz
  * human ear : 20Hz~ 20000Hz
  */
static void PWM_Set_Freq( unsigned long freq )  //设置pwm的频率，配置各个寄存器
{
	unsigned long tcon;
	unsigned long tcnt;
	unsigned long tcfg1;
	unsigned long tcfg0;

	struct clk *clk_p;
	unsigned long pclk;

	unsigned tmp;

	tmp = readl(S3C64XX_GPFCON);  //参考第一个表，设置GPF14为TOUT0，pwm输出
	tmp &= ~(0x3U << 28);
	tmp |=  (0x2U << 28);
	writel(tmp, S3C64XX_GPFCON);

	tcon = __raw_readl(S3C_TCON);    //读定时器配置寄存器TCON到tcon
	tcfg1 = __raw_readl(S3C_TCFG1);  //读寄存器TCFG1到tcfg1
	tcfg0 = __raw_readl(S3C_TCFG0);  //读寄存器TCFG0到tcfg0

	//prescaler = 50
	tcfg0 &= ~S3C_TCFG_PRESCALER0_MASK;  S3C_TCFG_PRESCALER0_MASK=255(11111111),为定时器0和1的预分频值得掩码，TCFG[0~8]
	tcfg0 |= (50 - 1);   tcfg0=00110001,预分频为50

	//mux = 1/16
	tcfg1 &= ~S3C_TCFG1_MUX0_MASK;  //定时器0分割值得掩码 (15<<0)
	tcfg1 |= S3C_TCFG1_MUX0_DIV16;   //定时器0进行1/16分割  (4<<0)->0100

	__raw_writel(tcfg1, S3C_TCFG1);  //将tcfg1的值写到分割寄存器中
	__raw_writel(tcfg0, S3C_TCFG0);  //将tcfg0的值写到分频寄存器中

	clk_p = clk_get(NULL, "pclk");   //得到pclk
	pclk  = clk_get_rate(clk_p);
	tcnt  = (pclk/50/16)/freq;    //得到定时器的输入时钟，进而设置PWM的调制频率
	
	__raw_writel(tcnt, S3C_TCNTB(0));   //PWM脉宽调制的频率等于定时器的输入时钟
	__raw_writel(tcnt/2, S3C_TCMPB(0));   //占空比是50%
				
	tcon &= ~0x1f;
	tcon |= 0xb;		//禁用死区, 间隔模式开启, 逆变器关闭, 自动更新TCNTB0&TCMPB0, 开始定时器0
	__raw_writel(tcon, S3C_TCON);  把tcon的设置写到计数控制寄存器S3C_TCON中
	
	tcon &= ~2;			//clear manual update bit
	__raw_writel(tcon, S3C_TCON);
}

void PWM_Stop( void )
{
	unsigned tmp;
	tmp = readl(S3C64XX_GPFCON);  //设置GPF14为输出
	tmp &= ~(0x3U << 28);
	writel(tmp, S3C64XX_GPFCON);  //设置GPF14为低电平，使蜂鸣器停止
}

static int s3c64xx_pwm_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
	if (!down_trylock(&lock))  //是否获得信号量。如果是，down_trylock(&lock)=0,否则非0。
		return 0;
	else
		return -EBUSY;   //返回错误信息：请求资源不可用。
}


static int s3c64xx_pwm_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
	up(&lock);
	return 0;
}

/*cmd是1，表示设置频率；cmd是0，表示停止pwm*/
static long s3c64xx_pwm_ioctl(struct file *filep, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
	switch (cmd) {  //如果cmd=1，进入case  PWM_IOCTL_SET_FREQ
		case PWM_IOCTL_SET_FREQ:
			if (arg == 0) //如果设置的频率参数是0
				return -EINVAL; //返回错误信息，表示向参数传递了无效的参数
			PWM_Set_Freq(arg); //否则设置给定的频率
			break;

		case PWM_IOCTL_STOP:  //如果cmd=0，进入
		default:
			PWM_Stop();  //停止蜂鸣器
			break;
	}

	return 0;
}


static struct file_operations dev_fops = {  //初始化设备的文件操作的结构体
    .owner			= THIS_MODULE,
    .open			= s3c64xx_pwm_open,
    .release		= s3c64xx_pwm_close, 
    .unlocked_ioctl	= s3c64xx_pwm_ioctl,
};

static struct miscdevice misc = {
	.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
	.name = DEVICE_NAME,
	.fops = &dev_fops,
};

static int __init dev_init(void)
{
	int ret;

	sema_init(&lock, 1);  //初始化一个互斥锁
	ret = misc_register(&misc); //注册一个misc设备

	printk (DEVICE_NAME"\tinitialized\n");
    	return ret;
}

static void __exit dev_exit(void)
{
	misc_deregister(&misc);  //注销设备
}

module_init(dev_init);
module_exit(dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("FriendlyARM Inc.");
MODULE_DESCRIPTION("S3C6410 PWM Driver");

1 CPU 计数器控制寄存器
1）配置定时器输入时钟
TCFG0-时钟配置寄存器0，用于获得预分频值（1~255）
TCFG1-时钟配置寄存器1，用于获得分割值（2，4，8，16，32）
定时器输入时钟频率=PLCK/{预分频+1}/{分割值}
2）配置PWM 的占空比
TCNTB0-定时器0 计数缓存寄存器 ，是由定时器的输入时钟分频得到,是脉宽调制的频率
TCMTB0-定时器0 比较缓存寄存器 ，用于设定PWM 的占空比 ，寄存器值为高电平的
假设TCNTB0 的频率是160，如果TCMTB0 是110，则PWM 在110 个周期是高电平，50 周期是低电平，从而占空比为11：5
3）定时器控制寄存器TCON
TCON[0~4]用于控制定时器0

 2 内核中基于信号量的Llinux 的并发控制

在驱动程序中，当多个线程同时访问相同的资源时，可能会引发“竞态”，因此必须对共享资源进行并发控制。信号量（绝大多数作为互斥锁使用）是一种进行并发控制的手段（还有自旋锁，它适合于保持时间非常短的时间）。信号量只能在进程的上下文中使用。
sema_init(&lock,1)初始化一个互斥锁，即他把信号量lock 设置为1
void up (&lock) 释放信号量，唤醒等待者
int down_trylock(&lock) 尝试获得信号量lock ，如果能够立刻获得，就获得信号量并返回为0.否则返回非0.并且它不会导致休眠，可以在中断上下文中使用。在PWM 中，当计
数值溢出时，就会引发计数中断。所以在这里用这个函数来获得信号。

 测试程序pwm.c：

#include <stdio.h>
#include <termios.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#define PWM_IOCTL_SET_FREQ 1
#define PWM_IOCTL_STOP 2
#define ESC_KEY 0x1b
static int getch(void)
{
struct termios oldt,newt;
int ch;
if (!isatty(STDIN_FILENO)) {
fprintf(stderr, "this problem should be run at a terminal\n");
exit(1);
}
// save terminal setting
if(tcgetattr(STDIN_FILENO, &oldt) < 0) {
perror("save the terminal setting");
exit(1);
}
// set terminal as need
newt = oldt;
newt.c_lflag &= ~( ICANON | ECHO );
if(tcsetattr(STDIN_FILENO,TCSANOW, &newt) < 0) {
perror("set terminal");
exit(1);
}
ch = getchar();
// restore termial setting
if(tcsetattr(STDIN_FILENO,TCSANOW,&oldt) < 0) {
perror("restore the termial setting");
exit(1);
}
return ch;
}
static int fd = -1;
static void close_buzzer(void);
static void open_buzzer(void)
{
fd = open("/dev/pwm", 0);
if (fd < 0) {
perror("open pwm_buzzer device");
exit(1);
}
// any function exit call will stop the buzzer
atexit(close_buzzer);
}
static void close_buzzer(void)
{
if (fd >= 0) {
ioctl(fd, PWM_IOCTL_STOP);
close(fd);
fd = -1;
}
}
static void set_buzzer_freq(int freq)
{
// this IOCTL command is the key to set frequency
int ret = ioctl(fd, PWM_IOCTL_SET_FREQ, freq);
if(ret < 0) {
perror("set the frequency of the buzzer");
exit(1);
}
}
static void stop_buzzer(void)
{
int ret = ioctl(fd, PWM_IOCTL_STOP);
if(ret < 0) {
perror("stop the buzzer");
exit(1);
}
}
int main(int argc, char **argv)
{
int freq = 1000 ;
open_buzzer();
printf( "\nBUZZER TEST ( PWM Control )\n" );
printf( "Press +/- to increase/reduce the frequency of the BUZZER\n" ) ;
printf( "Press 'ESC' key to Exit this program\n\n" );
while( 1 )
{
int key;
set_buzzer_freq(freq);
printf( "\tFreq = %d\n", freq );
key = getch();
switch(key) {
case '+':
if( freq < 20000 )
freq += 10;
break;
case '-':
if( freq > 11 )
freq -= 10 ;
break;
case ESC_KEY:
case EOF:
stop_buzzer();
exit(0);
default:
break;
}
}
}

在pwm.c所在的目录命令行下输入：

arm-linux-gcc -o pwm pwm.c

生成了pwm可执行二进制文件，将其拷贝到开发板中，修改其属性后运行测试。可通过按下键盘上的“+”、“-”以改变pwm输出的频率。