1）实验平台：正点原子Linux开发板
2）摘自《正点原子I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南》
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第四十六章Linux蜂鸣器实验

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。

46.1蜂鸣器驱动原理

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。

接下来我们就根据上面这三步来编写蜂鸣器Linux驱动。

46.2硬件原理图分析

本章实验硬件原理图参考14.3小节即可。

46.3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.

46.3.1 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：

示例代码46.3.1.1 SNVS_TAMPER1 pinctrl节点

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，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：

示例代码46.3.1.2 创建BEEP蜂鸣器节点

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“makedtbs”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

46.3.2 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：

示例代码46.3.2.1 beep.c文件代码段

1 #include <linux/types.h>

2 #include <linux/kernel.h>

3 #include <linux/delay.h>

4 #include <linux/ide.h>

5 #include <linux/init.h>

6 #include <linux/module.h>

7 #include <linux/errno.h>

8 #include <linux/gpio.h>

9 #include <linux/cdev.h>

10 #include <linux/device.h>

11 #include <linux/of.h>

12 #include <linux/of_address.h>

13 #include <linux/of_gpio.h>

14 #include <asm/mach/map.h>

15 #include <asm/uaccess.h>

16 #include <asm/io.h>

17/***************************************************************

18 Copyright ? ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.

19文件名 : beep.c

20作者 : 左忠凯

21版本 : V1.0

22描述 : 蜂鸣器驱动程序。

23其他 : 无

24论坛 : www.openedv.com

25 日志 : 初版V1.0 2019/7/15 左忠凯创建

26 ***************************************************************/

27 #define BEEP_CNT 1 /* 设备号个数 */

28 #define BEEP_NAME "beep" /* 名字 */

29 #define BEEPOFF 0 /* 关蜂鸣器 */

30 #define BEEPON 1 /* 开蜂鸣器 */

31

32

33/* beep设备结构体 */

34struct beep_dev{

35 dev_t devid; /* 设备号 */

36struct cdev cdev; /* cdev */

37struct class *class; /* 类 */

38struct device *device; /* 设备 */

39int major; /* 主设备号 */

40int minor; /* 次设备号 */

41struct device_node *nd; /* 设备节点 */

42int beep_gpio; /* beep所使用的GPIO编号 */

43};

44

45struct beep_dev beep; /* beep设备 */

46

47/*

48 * @description : 打开设备

49 * @param – inode : 传递给驱动的inode

50 * @param - filp : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量

51 * 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。

52 * @return : 0 成功;其他失败

53 */

54staticint beep_open(struct inode *inode,struct file *filp)

55{

56 filp->private_data =&beep; /* 设置私有数据 */

57return0;

58}

59

60/*

61 * @description : 向设备写数据

62 * @param - filp : 设备文件，表示打开的文件描述符

63 * @param - buf : 要写给设备写入的数据

64 * @param - cnt : 要写入的数据长度

65 * @param - offt : 相对于文件首地址的偏移

66 * @return : 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败

67 */

68static ssize_t beep_write(struct file *filp,constchar __user *buf,

size_t cnt, loff_t *offt)

69{

70int retvalue;

71unsignedchar databuf[1];

72unsignedchar beepstat;

73struct beep_dev *dev = filp->private_data;

74

75 retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);

76if(retvalue <0){

77 printk("kernel write failed!\r\n");

78return-EFAULT;

79}

80

81 beepstat = databuf[0]; /* 获取状态值 */

82

83if(beepstat == BEEPON){

84 gpio_set_value(dev->beep_gpio,0);/* 打开蜂鸣器 */

85}elseif(beepstat == BEEPOFF){

86 gpio_set_value(dev->beep_gpio,1);/* 关闭蜂鸣器 */

87}

88return0;

89}

90

91/*

92 * @description : 关闭/释放设备

93 * @param - filp : 要关闭的设备文件(文件描述符)

94 * @return : 0 成功;其他失败

95 */

96staticint beep_release(struct inode *inode,struct file *filp)

97{

98return0;

99}

100

101/* 设备操作函数 */

102staticstruct file_operations beep_fops ={

103.owner = THIS_MODULE,

104.open = beep_open,

105.write = beep_write,

106.release = beep_release,

107};

108

109/*

110 * @description : 驱动入口函数

111 * @param : 无

112 * @return : 无

113 */

114staticint __init beep_init(void)

115{

116int ret =0;

117

118/* 设置BEEP所使用的GPIO */

119/* 1、获取设备节点：beep */

120 beep.nd = of_find_node_by_path("/beep");

121if(beep.nd ==NULL){

122 printk("beep node not find!\r\n");

123return-EINVAL;

124}else{

125 printk("beep node find!\r\n");

126}

127

128/* 2、获取设备树中的gpio属性，得到BEEP所使用的GPIO编号 */

129 beep.beep_gpio = of_get_named_gpio(beep.nd,"beep-gpio",0);

130if(beep.beep_gpio <0){

131 printk("can't get beep-gpio");

132return-EINVAL;

133}

134 printk("led-gpio num = %d\r\n", beep.beep_gpio);

135

136/* 3、设置GPIO5_IO01为输出，并且输出高电平，默认关闭BEEP */

137 ret = gpio_direction_output(beep.beep_gpio,1);

138if(ret <0){

139 printk("can't set gpio!\r\n");

140}

141

142/* 注册字符设备驱动 */

143/* 1、创建设备号 */

144if(beep.major){ /* 定义了设备号 */

145 beep.devid = MKDEV(beep.major,0);

146 register_chrdev_region(beep.devid, BEEP_CNT, BEEP_NAME);

147}else{ /* 没有定义设备号 */

148 alloc_chrdev_region(&beep.devid,0, BEEP_CNT, BEEP_NAME);

149 beep.major = MAJOR(beep.devid); /* 获取分配号的主设备号 */

150 beep.minor = MINOR(beep.devid); /* 获取分配号的次设备号 */

151}

152 printk("beep major=%d,minor=%d\r\n",beep.major, beep.minor);

153

154/* 2、初始化cdev */

155 beep.cdev.owner = THIS_MODULE;

156 cdev_init(&beep.cdev,&beep_fops);

157

158/* 3、添加一个cdev */

159 cdev_add(&beep.cdev, beep.devid, BEEP_CNT);

160

161/* 4、创建类 */

162 beep.class = class_create(THIS_MODULE, BEEP_NAME);

163if(IS_ERR(beep.class)){

164return PTR_ERR(beep.class);

165}

166

167/* 5、创建设备 */

168 beep.device = device_create(beep.class,NULL, beep.devid,NULL,

BEEP_NAME);

169if(IS_ERR(beep.device)){

170return PTR_ERR(beep.device);

171}

172

173return0;

174}

175

176/*

177 * @description : 驱动出口函数

178 * @param : 无

179 * @return : 无

180 */

181staticvoid __exit beep_exit(void)

182{

183/* 注销字符设备驱动 */

184 cdev_del(&beep.cdev); /* 删除cdev */

185 unregister_chrdev_region(beep.devid, BEEP_CNT); /* 注销设备号 */

186

187 device_destroy(beep.class, beep.devid);

188 class_destroy(beep.class);

189}

190

191 module_init(beep_init);

192 module_exit(beep_exit);

193 MODULE_LICENSE("GPL");

194 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。

46.3.3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：

示例代码46.3.3.1 beepApp.c文件

1 #include "stdio.h"

2 #include "unistd.h"

3 #include "sys/types.h"

4 #include "sys/stat.h"

5 #include "fcntl.h"

6 #include "stdlib.h"

7 #include "string.h"

8/***************************************************************

9 Copyright ? ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.

10文件名 : beepApp.c

11作者 : 左忠凯

12版本 : V1.0

13描述 : beep测试APP。

14其他 : 无

15使用方法 ：./beepApp /dev/beep 0 关闭蜂鸣器

16 ./beepApp /dev/beep 1 打开蜂鸣器

17论坛 : www.openedv.com

18 日志 : 初版V1.0 2019/7/15左忠凯创建

19 ***************************************************************/

20

21 #define BEEPOFF 0

22 #define BEEPON 1

23

24/*

25 * @description : main主程序

26 * @param - argc : argv数组元素个数

27 * @param - argv : 具体参数

28 * @return : 0 成功;其他失败

29 */

30int main(int argc,char*argv[])

31{

32 int fd, retvalue;

33 char*filename;

34 unsignedchar databuf[1];

35

36 if(argc !=3){

37 printf("Error Usage!\r\n");

38 return-1;

39 }

40

41 filename = argv[1];

42

43 /* 打开beep驱动 */

44 fd = open(filename, O_RDWR);

45 if(fd <0){

46 printf("file %s open failed!\r\n", argv[1]);

47 return-1;

48 }

49

50 databuf[0]= atoi(argv[2]);/* 要执行的操作：打开或关闭 */

51

52 /* 向/dev/beep文件写入数据 */

53 retvalue = write(fd, databuf,sizeof(databuf));

54 if(retvalue <0){

55 printf("BEEP Control Failed!\r\n");

56 close(fd);

57 return-1;

58 }

59

60 retvalue = close(fd);/* 关闭文件 */

61 if(retvalue <0){

62 printf("file %s close failed!\r\n", argv[1]);

63 return-1;

64 }

65 return0;

66}

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。

46.4运行测试

46.4.1 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：

示例代码46.4.1.1 Makefile文件

1 KERNELDIR:= /home/zuozhongkai/linux/IMX6ULL/linux/temp/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek

......

4 obj-m := beep.o

......

11 clean:

12$(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。

46.4.2 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：

rmmodbeep.ko