imx6ull-驱动开发篇13——Linux 蜂鸣器实验
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前言
在上一讲内容里，驱动开发篇12——GPIO子系统驱动LED，我们使用 pinctrl 和 gpio 子系统来完成 LED 灯驱动。
蜂鸣器驱动和 LED 灯驱动原理一致，都是控制 IO 输出高低电平。
本讲实验，我们就来学习编写蜂鸣器的 Linux 驱动。
硬件原理图和相应寄存器可以看这篇：裸机学习实验5——蜂鸣器实验。
实验程序编写
驱动原理
在 Linux 下编写蜂鸣器驱动需要：
- 在设备树中添加 SNVS_TAMPER1 引脚的 pinctrl 信息。
- 在设备树中创建蜂鸣器节点，在蜂鸣器节点中加入 GPIO 信息。
- 编写驱动程序和测试 APP，和 LED 的驱动程序和测试 APP 基本一致。
修改设备树文件
添加 pinctrl 节点
正点原子I.MX6U-ALPHA开发板上的BEEP，使用了SNVS_TAMPER1这个PIN。
打开imx6ull-alientekemmc.dts，在 iomuxc 节点的 imx6ul-evk 子节点下创建一个名为“pinctrl_beep”的子节点。
“pinctrl_beep”节点内容如下所示：
pinctrl_beep: beepgrp {
fsl,pins = <
MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER1__GPIO5_IO01 0x10B0 /* beep */
>;
};添加 BEEP 设备节点
在根节点“/”下创建 BEEP 节点，节点名为“beep”。
“beep”节点内容如下：
beep {
#address-cells = <1>; // 子节点地址空间占1个32位字
#size-cells = <1>; // 子节点大小空间占1个32位字
compatible = "atkalpha-beep"; // 匹配驱动的唯一标识符
pinctrl-names = "default"; // 引脚控制状态名称
pinctrl-0 = <&pinctrl_beep>; // 关联的引脚配置组
beep-gpio = <&gpio5 1 GPIO_ACTIVE_HIGH>; // GPIO控制定义：
// - gpio5组第1个引脚
// - 高电平有效
status = "okay"; // 设备启用状态
};- pinctrl-0 属性设置蜂鸣器所使用的 PIN 对应的 pinctrl 节点。
- beep-gpio 属性指定了蜂鸣器所使用的 GPIO：GPIO5_IO01，高电平有效。
检查 PIN 是否被其他外设使用
蜂鸣器使用的 PIN 为 SNVS_TAMPER1，在imx6ull-alientekemmc.dts文件里搜索：
- 检查pinctrl 节点中是否有PIN 为 SNVS_TAMPER1的，搜索SNVS_TAMPER1；
- 检查GPIO5_IO01 这个 GPIO 有没有被其他外设使用，搜索gpio5 1。
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，如图：
蜂鸣器驱动程序
beep.c
beep.c文件是蜂鸣器的驱动文件，初始化SNVS_TAMPER1 这个 PIN。
#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>
#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);
/* 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("huax");
beepApp.c
蜂鸣器的测试app文件，代码如下：
#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#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;
}
Makefile 文件
makefile文件只需要修改 obj-m 变量的值，改为beep.o。
KERNELDIR := /home/huax/linux/linux_test/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga
CURRENT_PATH := $(shell pwd)
obj-m := beep.o
build: kernel_modules
kernel_modules:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean.json文件
vscode的c_cpp_properties.json文件里，头文件路径添加、包含linux内核源码：
{
"configurations": [
{
"name": "Linux",
"includePath": [
"${workspaceFolder}/**",
"/home/huax/linux/linux_test/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga/include",
"/home/huax/linux/linux_test/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga/arch/arm/include",
"/home/huax/linux/linux_test/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga/arch/arm/include/generated/"
],
"defines": [],
"compilerPath": "/usr/bin/gcc",
"cStandard": "c11",
"cppStandard": "c++17",
"intelliSenseMode": "clang-x64"
}
],
"version": 4
}运行测试
编译代码：
make -j32 //编译makefile文件arm-linux-gnueabihf-gcc beepApp.c -o beepApp //编译测试 beepApp.c 将编译出来的 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如图：
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：
./beepApp /dev/beep 1 //打开蜂鸣器./beepApp /dev/beep 0 //关闭蜂鸣器观察 I.MX6U-ALPHA 开发板上的蜂鸣器是否正常鸣叫。
卸载驱动的话输入如下命令：
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