【正点原子MP157连载】第二十六章 Linux蜂鸣器实验-摘自【正点原子】STM32MP1嵌入式Linux驱动开发指南V1.7

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第二十六章 Linux蜂鸣器实验

上一章实验中我们借助gpio子系统编写了LED灯驱动，STM32MP1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gpio子系统的巩固。

26.1 蜂鸣器驱动原理 蜂鸣器常用于计算机、打印机、报警器、电子玩具等电子产品中，常用的蜂鸣器有两种：有源蜂鸣器和无源蜂鸣器，这里的有“源”不是电源，而是震荡源，有源蜂鸣器内部带有震荡源，所以有源蜂鸣器只要通电就会叫。无源蜂鸣器内部不带震荡源，直接用直流电是驱动不起来的，需要2K-5K的方波去驱动。正点原子STM32MP1开发板使用的是有源蜂鸣器，因此只要给其供电就会工作，开发板所使用的有源蜂鸣器如下图所示：

图26.1.1 有源蜂鸣器 有源蜂鸣器只要通电就会叫，所以我们可以做一个供电电路，这个供电电路通过一个IO来控制其通断，一般使用三极管来搭建这个电路。为什么我们不能像控制LED灯一样，直接将GPIO接到蜂鸣器的负极，通过IO输出高低来控制蜂鸣器的通断。这事因为蜂鸣器工作的电流比LED灯要大，直接将蜂鸣器接到开发板的GPIO上有可能会烧毁IO，所以我们需要通过一个三极管来间接的控制蜂鸣器的通断，相当于加了一层隔离。本章我们就驱动开发板上的有源蜂鸣器，然后编写简单的测试APP，通过APP来控制蜂鸣器鸣叫或关闭。 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、在设备树中创建蜂鸣器节点，在蜂鸣器节点中加入GPIO信息。 ②、编写驱动程序和测试APP，和第二十五章的LED驱动程序和测试APP基本一样。 接下来我们就根据上面这两步来编写蜂鸣器Linux驱动。 26.2 硬件原理图分析 蜂鸣器的硬件原理图如图 26.2.1 所示：

图26.2.1 蜂鸣器原理图 图26.2.1中通过一个 PNP 型的三极管 8550 来驱动蜂鸣器，通过PC7这个 IO来控制三极管 Q1 的导通，当 BEEP 输出低电平的时候 Q1 导通，相当于蜂鸣器的正极连接到 3.3V电源，蜂鸣器形成一个通路，因此蜂鸣器会鸣叫。同理，当 BEEP输出高电平的时候 Q1不导通，那么蜂鸣器就没有形成一个通路，因此蜂鸣器也就不会鸣叫。 26.3 实验程序编写 本实验对应的例程路径为：开发板光盘1、程序源码2、Linux驱动例程6_beep。 本章实验在二十五章实验的基础上完成，重点是将驱动改为基于设备树的. 26.3.1 修改设备树文件 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26.3.1.1 创建BEEP蜂鸣器节点
1    beep {
2        compatible = "alientek,beep";
3        status = "okay";
4        beep-gpio = ;
5    };

第4行，beep-gpio属性指定了蜂鸣器所使用的GPIO。 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stm32mp157d-atk.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26.3.1.1所示：

图26.3.1.1 beep节点 26.3.2 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 26.3.2.1 beep.c文件代码段
1   #include 
2   #include 
3   #include 
4   #include 
5   #include 
6   #include 
7   #include 
8   #include 
9   #include 
10  #include 
11  #include 
12  #include 
13  #include 
14  #include 
15  #include 
16  #include 
17  /***************************************************************
18  Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
19  文件名   	: beep.c
20  作者      	: 正点原子Linux团队
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 2020/12/31 正点原子Linux团队创建
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  /* beep设备结构体 */
33  struct beep_dev{
34      dev_t devid;            		/* 设备号     	*/
35      struct cdev cdev;       		/* cdev     	*/
36      struct class *class;    		/* 类      		*/
37      struct device *device;  		/* 设备   	 	*/
38      int major;              		/* 主设备号   	*/
39      int minor;              		/* 次设备号   	*/
40      struct device_node  *nd; 	/* 设备节点 		*/
41      int beep_gpio;          		/* beep所使用的GPIO编号 */
42  };
43  
44  struct beep_dev beep;   /* beep设备 */
45  
46  /*
47   * @description 	: 打开设备
48   * @param – inode	: 传递给驱动的inode
49   * @param – filp	: 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量
50   *                    一般在open的时候将private_data指向设备结构体。
51   * @return       	: 0 成功;其他 失败
52   */
53  static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
54  {
55      filp->private_data = &beep; /* 设置私有数据 */
56      return 0;
57  }
58  
59  /*
60   * @description 	: 从设备读取数据 
61   * @param - filp 	: 要打开的设备文件(文件描述符)
62   * @param - buf  	: 返回给用户空间的数据缓冲区
63   * @param - cnt  	: 要读取的数据长度
64   * @param - offt 	: 相对于文件首地址的偏移
65   * @return        	: 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败
66   */
67  static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, 
size_t cnt, loff_t *offt)
68  {
69      return 0;
70  }
71  
72  /*
73   * @description  	: 向设备写数据 
74   * @param - filp 	: 设备文件，表示打开的文件描述符
75   * @param - buf  	: 要写给设备写入的数据
76   * @param - cnt  	: 要写入的数据长度
77   * @param - offt 	: 相对于文件首地址的偏移
78   * @return        	: 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败
79   */
80  static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, 
size_t cnt, loff_t *offt)
81  {
82      int retvalue;
83      unsigned char databuf[1];
84      unsigned char ledstat;
85      struct beep_dev *dev = filp->private_data;
86  
87      retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt); 
88      if(retvalue beep_gpio, 0);  /* 打开蜂鸣器 */
97      } else if(ledstat == BEEPOFF) {
98          gpio_set_value(dev->beep_gpio, 1);  /* 关闭蜂鸣器 */
99      }
100     return 0;
101 }
102 
103 /*
104  * @description 	: 关闭/释放设备
105  * @param - filp 	: 要关闭的设备文件(文件描述符)
106  * @return        	: 0 成功;其他 失败
107  */
108 static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
109 {
110     return 0;
111 }
112 
113 /* 设备操作函数 */
114 static struct file_operations beep_fops = {
115     .owner = THIS_MODULE,
116     .open = led_open,
117     .read = led_read,
118     .write = led_write,
119     .release =  led_release,
120 };
121 
122 /*
123  * @description 	: 驱动出口函数
124  * @param       	: 无
125  * @return      	: 无
126  */
127 static int __init led_init(void)
128 {
129     int ret = 0;
130     const char *str;
131 
132     /* 设置LED所使用的GPIO 	*/
133     /* 1、获取设备节点：beep 	*/
134     beep.nd = of_find_node_by_path("/beep");
135     if(beep.nd == NULL) {
136         printk("beep node not find!\r\n");
137         return -EINVAL;
138     }
139 
140     /* 2.读取status属性 */
141     ret = of_property_read_string(beep.nd, "status", &str);
142     if(ret