PWM在ARM_Linux中的原理和蜂鳴器驅(qū)動實例開發(fā)講解學習

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。PWM在ARM_Linux中的原理和蜂鳴器驅(qū)動實例開發(fā)-PWM在ARMLinux中的原理和蜂鳴器驅(qū)動實例開發(fā)一、開發(fā)環(huán)境主機：VMWare-Fedora9開發(fā)板：Mini2440-64MBNand,Kernel:編譯器：arm-linux-gcc-4.3.2二、PWM怎樣工作在ARMLinux中1.什么是PWM？PWM(脈沖寬度調(diào)制)簡單的講是一種變頻技術(shù)之一，是靠改變脈沖寬度來控制輸出電壓，通過改變周期來控制其輸出頻率。如果還不是很清楚，好吧，來看看我們實際生活中的例子，我們的電風扇為什么扭一下按扭，

2、風扇的轉(zhuǎn)速就會發(fā)生變化；調(diào)一下收音機的聲音按鈕，聲音的大小就會發(fā)生變化；還有待會兒我們要講的蜂鳴器也會根據(jù)不同的輸入值而發(fā)出不同頻率的叫聲等等！這些都是PWM的應用，都是通過PWM輸出的頻率信號進行控制的。2.ARMLinux中的PWM根據(jù)S3C2440的手冊介紹，S3C2440A內(nèi)部有5個16位的定時器，定時器0、1、2、3都帶有脈沖寬度調(diào)制功能(PWM)，定時器4是一個沒有輸出引腳的內(nèi)部定時器，定時器0有一個用于大電流設備的死區(qū)生成器?？聪聢D解釋吧！由S3C2440的技術(shù)手冊和上面這幅結(jié)構(gòu)圖，我們來總結(jié)一下2440內(nèi)部定時器模塊的特性吧：1）共5個16位的定時器，定時器0、1、2、3都帶有

3、脈沖寬度調(diào)制功能(PWM)；2）每個定時器都有一個比較緩存寄存器(TCMPB)和一個計數(shù)緩存寄存器(TCNTB)；3）定時器0、1共享一個8位的預分頻器(預定標器)，定時器2、3、4共享另一個8位的預分頻器(預定標器)，其值范圍是0255；4）定時器0、1共享一個時鐘分頻器，定時器2、3、4共享另一個時鐘分頻器，這兩個時鐘分頻器都能產(chǎn)生5種不同的分頻信號值(即：1/2、1/4、1/8、1/16和TCLK)；5）兩個8位的預分頻器是可編程的且根據(jù)裝載的值來對PCLK進行分頻，預分頻器和鐘分頻器的值分別存儲在定時器配置寄存器TCFG0和TCFG1中；6）有一個TCON控制寄存器控制著所有定時器的屬

4、性和狀態(tài)，TCON的第07位控制著定時器0、第811位控制著定時器1、第1215位控制著定時器2、第1619位控制著定時器3、第2022位控制著定時器4。還是根據(jù)S3C2440手冊的描述和上圖的結(jié)構(gòu)，要開始一個PWM定時器功能的步驟如下(假設使用的是第一個定時器)：1）分別設置定時器0的預分頻器值和時鐘分頻值，以供定時器0的比較緩存寄存器和計數(shù)緩存寄存器用；2）設置比較緩存寄存器TCMPB0和計數(shù)緩存寄存器TCNTB0的初始值(即定時器0的輸出時鐘頻率)；3）關(guān)閉定時器0的死區(qū)生成器(設置TCON的第4位)；4）開啟定時器0的自動重載(設置TCON的第3位)；5）關(guān)閉定時器0的反相器(設置TC

5、ON的第2位)；6）開啟定時器0的手動更新TCNTB0&TCMPB0功能(設置TCON的第1位)；7）啟動定時器0(設置TCON的第0位)；8）清除定時器0的手動更新TCNTB0&TCMPB0功能(設置TCON的第1位)。由此可以看到，PWM的輸出頻率跟比較緩存寄存器和計數(shù)緩存寄存器的取值有關(guān)，而比較緩存寄存器和計數(shù)緩存寄存器的值又跟預分頻器和時鐘分頻器的值有關(guān)；要使用PWM功能其實也就是對定時器的相關(guān)寄存器進行操作。手冊上也有一個公式：定時器輸出頻率=PCLK/預分頻器值+1/時鐘分頻值。下面我們來通過一個蜂鳴器的實例來說明PWM功能的使用。三、蜂鳴器驅(qū)動實例1.蜂鳴器的種類和工作原理一、開

6、發(fā)環(huán)境主機：VMWare-Fedora9開發(fā)板：Mini2440-64MBNand,Kernel:編譯器：arm-linux-gcc-4.3.2二、PWM怎樣工作在ARMLinux中蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當接通電源后（1.515V直流工作電壓），多諧振蕩器起振，輸出1.52.5kHZ的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通

7、過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。有源蜂鳴器和無源蜂鳴器的區(qū)別：這個“源”字是不是指電源，而是指震蕩源，即有源蜂鳴器內(nèi)有振蕩源而無源蜂鳴器內(nèi)部沒有振蕩源。有振蕩源的通電就可以發(fā)聲，沒有振蕩源的需要脈沖信號驅(qū)動才能發(fā)聲。額外知識：簡單蜂鳴器的制作方法1）制備電磁鐵M:在長約6厘米的鐵螺栓上繞100圈導線,線端留下5厘米作引線,用透明膠布把線圈粘好,以免線圈松開,再用膠布把它粘在一個盒子上,電磁鐵就做好了；2）制備彈片P：從鐵罐頭盒上剪下一條寬約厘米的長鐵片，彎成直角，把電磁鐵的一條引線接在彈片上，再用膠布把彈片緊貼在木板上；3）用曲別針做觸頭

8、Q，用書把曲別針墊高，用膠布粘牢，引出一條導線，如圖連接好電路；4）調(diào)節(jié)M與P之間的距離（通過移動盒子），使電磁鐵能吸引彈片，調(diào)節(jié)觸點與彈片之間的距離，使它們能恰好接觸，通電后就可以聽到蜂鳴聲。2.開發(fā)板上蜂鳴器原理圖分析由原理圖可以得知，蜂鳴器是通過GPB0IO口使用PWM信號驅(qū)動工作的，而GPB0口是一個復用的IO口，要使用它得先把他設置成TOUT0PWM輸出模式。3.編寫合適開發(fā)板的蜂鳴器驅(qū)動程序，文件名：my2440_pwm.c/*=Name:my2440_pwm.cAuthor:HuangGangDate:25/11/09Copyright:GPLDescription:my2440

9、pwmdriver=*/#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#definePWM_MAJOR0/主設備號#definePWM_NAMEmy2440_pwm/設備名稱staticintdevice_major=PWM_MAJOR;/系統(tǒng)動態(tài)生成的主設備號/打開設備staticintpwm_open(structinode*inode,structfile*file)/對GPB0復用口進行復用功能設置，設置為TOUT0PWM輸出s3c2410_gpio_cfg

10、pin(S3C2410_GPB0,S3C2410_GPB0_TOUT0);return0;/關(guān)閉設備staticintpwm_close(structinode*inode,structfile*file)return0;/對設備進行控制staticintpwm_ioctl(structinode*inode,structfile*file,unsignedintcmd,unsignedlongarg)if(cmd=0)/如果輸入的參數(shù)小于或等于0的話，就讓蜂鳴器停止工作/這里又恢復GPB0口為IO口輸出功能，由原理圖可知直接給低電平可讓蜂鳴器停止工作s3c2410_gpio_cfgpin(S

11、3C2410_GPB0,S3C2410_GPB0_OUTP);s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB0,0);else/如果輸入的參數(shù)大于0，就讓蜂鳴器開始工作，不同的參數(shù)，蜂鳴器的頻率也不一樣/定義一些局部變量unsignedlongtcon;unsignedlongtcnt;unsignedlongtcfg1;unsignedlongtcfg0;structclk*clk_p;unsignedlongpclk;/以下對各寄存器的操作結(jié)合上面講的開始一個PWM定時器的步驟和2440手冊PWM寄存器操作部分來看就比較容易理解tcfg1=_raw_readl(S3C241

12、0_TCFG1);/讀取定時器配置寄存器1的值tcfg0=_raw_readl(S3C2410_TCFG0);/讀取定時器配置寄存器0的值tcfg0&=S3C2410_TCFG_PRESCALER0_MASK;tcfg0|=(50-1);/設置tcfg0的值為49tcfg1&=S3C2410_TCFG1_MUX0_MASK;tcfg1|=S3C2410_TCFG1_MUX0_DIV16;/設置tcfg1的值為0 x0011即：1/16_raw_writel(tcfg1,S3C2410_TCFG1);/將值tcfg1寫入定時器配置寄存器1中_raw_writel(tcfg0,S3C2410_TC

13、FG0);/將值tcfg0寫入定時器配置寄存器0中clk_p=clk_get(NULL,pclk);pclk=clk_get_rate(clk_p);/從系統(tǒng)平臺時鐘隊列中獲取pclk的時鐘頻率，在include/linux/clk.h中定義tcnt=(pclk/50/16)/cmd;/計算定時器0的輸出時鐘頻率(pclk/prescaler0+1/dividervalue)_raw_writel(tcnt,S3C2410_TCNTB(0);/設置定時器0計數(shù)緩存寄存器的值_raw_writel(tcnt/2,S3C2410_TCMPB(0);/設置定時器0比較緩存寄存器的值tcon=_raw

14、_readl(S3C2410_TCON);/讀取定時器控制寄存器的值tcon&=0 x1f;tcon|=0 xb;/關(guān)閉死區(qū)、自動重載、關(guān)反相器、更新TCNTB0&TCMPB0、啟動定時器0_raw_writel(tcon,S3C2410_TCON);/設置定時器控制寄存器的0-4位，即對定時器0進行控制tcon&=2;_raw_writel(tcon,S3C2410_TCON);/清除定時器0的手動更新位return0;/設備操作結(jié)構(gòu)體staticstructfile_operationspwm_fops=.owner=THIS_MODULE,.open=pwm_open,.release=

15、pwm_close,.ioctl=pwm_ioctl,;/定義一個設備類staticstructclass*pwm_class;staticint_initpwm_init(void)/注冊為字符設備，主設備號為0讓系統(tǒng)自動分配，設備名為my2440_pwm，注冊成功返回動態(tài)生成的主設備號device_major=register_chrdev(PWM_MAJOR,PWM_NAME,&pwm_fops);if(device_majorCharacterdevices-My2440PWMBeepDevice(NEW)6.編譯內(nèi)核并下載到開發(fā)板上。這里要注意，現(xiàn)在我們不需要手動的在開發(fā)板上創(chuàng)建設備

16、的節(jié)點了，因為我們現(xiàn)在使用了mdev進行管理了(使用方法請看：HYPERLINK/u3/101649/showart_2101208.html設備文件系統(tǒng)剖析與使用)，在驅(qū)動程序中也添加了對類設備接口的支持。之前講的一些驅(qū)動都沒有，以后我們都使用這種方法?，F(xiàn)在可以查看到/dev目錄下自動創(chuàng)建好的my2440_pwm設備節(jié)點，就直接可以使用它了。7.編寫PWM蜂鳴器驅(qū)動的測試程序。文件名：pwm_test.c/*=Name:pwm_test.cAuthor:HuangGangDate:25/11/2009Copyright:GPLDescription:my2440pwmdrivertest=*/#include#include#include#includeintmain(intargc,char*argv)inttmp;intfd;inti;/打開蜂鳴器設備fd=open(/dev/my2440_pwm,O_RDWR);if(fd0)printf(OpenPWMDeviceFaild!n);exit(1);/提示用戶輸入一個參數(shù)來對蜂鳴器進行調(diào)頻，0表示停止工作printf(pleaseenterthetimesnumber(0is