Linux-2.6.32.2內(nèi)核在mini2440上的移植(十七)---移植PWM控制蜂鳴器

移植環(huán)境

1，主機環(huán)境：VMare下CentOS 5.5 ，1G內(nèi)存。

2，集成開發(fā)環(huán)境：Elipse IDE

3，編譯編譯環(huán)境：arm-linux-gcc v4.4.3，arm-none-linux-gnueabi-gcc v4.5.1。

4，開發(fā)板：mini2440，2M nor flash，128M nand flash。

5，u-boot版本：u-boot-2009.08

6，linux 版本：linux-2.6.32.2

7，參考文章：

嵌入式linux應用開發(fā)完全手冊，韋東山，編著。

Mini2440 之Linux 移植開發(fā)實戰(zhàn)指南

【1】硬件原理

Mini2440 板帶有一個蜂鳴器，它是由PWM 控制的，下面是它的連接原理圖：

可以看出，蜂鳴器所用的GPB0 端口復用的功能為TOUT0，它其實也就是PWM 輸出。這在S3C2440 手冊中可以看到：

因此，我們需要在驅(qū)動程序中，首先把 GPB0 端口設置為PWM 功能輸出，再設定相應的Timer 就可以控制PWM 的輸出頻率了。

【2】驅(qū)動程序編寫

在 linux-2.6.32.2/drivers/misc目錄下，增加一個驅(qū)動程序文件mini2440_pwm.c，內(nèi)容如下：

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
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#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

#define DEVICE_NAME "pwm"http://設備名
#define PWM_IOCTL_SET_FREQ 1//定義宏變量，用于后面的ioctl 中的switch case
#define PWM_IOCTL_STOP 0//定義信號量 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 )//設置pwm 的頻率，配置各個寄存器
{
unsigned long tcon;
unsigned long tcnt;
unsigned long tcfg1;
unsigned long tcfg0;
struct clk *clk_p;
unsigned long pclk;
//set GPB0 as tout0, pwm output 設置GPB0 為tout0,pwm 輸出
s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPB(0), S3C2410_GPB0_TOUT0);
tcon = __raw_readl(S3C2410_TCON);//讀取寄存器TCON 到tcon
tcfg1 = __raw_readl(S3C2410_TCFG1);//讀取寄存器TCFG1 到tcfg1
tcfg0 = __raw_readl(S3C2410_TCFG0);//讀取寄存器TCFG0 到tcfg0
//prescaler = 50
// S3C2410_TCFG_PRESCALER0_MASK定時器0 和1 的預分頻值的掩碼，TCFG[0~8]
tcfg0 &= ~S3C2410_TCFG_PRESCALER0_MASK;
tcfg0 |= (50 - 1);// 預分頻為50
//mux = 1/16
tcfg1 &= ~S3C2410_TCFG1_MUX0_MASK;//S3C2410_TCFG1_MUX0_MASK 定時器0 分割值的掩碼TCFG1[0~3]
tcfg1 |= S3C2410_TCFG1_MUX0_DIV16;//定時器0 進行16 分割
__raw_writel(tcfg1, S3C2410_TCFG1);//把tcfg1 的值寫到分割寄存器S3C2410_TCFG1 中
__raw_writel(tcfg0, S3C2410_TCFG0);//把tcfg0 的值寫到預分頻寄存器S3C2410_TCFG0 中
clk_p = clk_get(NULL, "pclk");//得到pclk
pclk = clk_get_rate(clk_p);
tcnt = (pclk/50/16)/freq;//得到定時器的輸入時鐘，進而設置PWM 的調(diào)制頻率
__raw_writel(tcnt, S3C2410_TCNTB(0));//PWM 脈寬調(diào)制的頻率等于定時器的輸入時鐘
__raw_writel(tcnt/2, S3C2410_TCMPB(0));//占空比是50%
tcon &= ~0x1f;
tcon |= 0xb; //disable deadzone, auto-reload, inv-off, update TCNTB0&TCMPB0, start timer 0
__raw_writel(tcon, S3C2410_TCON);//把tcon 寫到計數(shù)器控制寄存器S3C2410_TCON 中
tcon &= ~2; //clear manual update bit
__raw_writel(tcon, S3C2410_TCON);
}
static void PWM_Stop(void)
{
s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPB(0), S3C2410_GPIO_OUTPUT);//設置GPB0 為輸出
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB(0), 0);//設置GPB0 為低電平，使蜂鳴器停止
}
static int s3c24xx_pwm_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
if (!down_trylock(&lock))//是否獲得信號量，是down_trylock(&lock）=0，否則非0
return 0;
else
return -EBUSY;//返回錯誤信息：請求的資源不可用
}
static int s3c24xx_pwm_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
PWM_Stop();
up(&lock);//釋放信號量lock
return 0;
}
/*cmd 是1，表示設置頻率；cmd 是2 ，表示停止pwm*/
static int s3c24xx_pwm_ioctl(struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
switch (cmd)
{
case PWM_IOCTL_SET_FREQ://if cmd=1 即進入case PWM_IOCTL_SET_FREQ
if (arg == 0)//如果設置的頻率參數(shù)是0
return -EINVAL;//返回錯誤信息，表示向參數(shù)傳遞了無效的參數(shù)
PWM_Set_Freq(arg);//否則設置頻率
break;
case PWM_IOCTL_STOP:// if cmd=2 即進入case PWM_IOCTL_STOP
PWM_Stop();//停止蜂鳴器
break;
}
return 0;//成功返回
}
/*初始化設備的文件操作的結(jié)構(gòu)體*/
static struct file_operations dev_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = s3c24xx_pwm_open,
.release = s3c24xx_pwm_close,
.ioctl = s3c24xx_pwm_ioctl,
};
static struct miscdevice misc = {
.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
.name = DEVICE_NAME,
.fops = &dev_fops,
};
static int __init dev_init(void)
{
int ret;
init_MUTEX(&lock);//初始化一個互斥鎖
ret = misc_register(&misc);//注冊一個misc 設備
if(ret < 0)
{
printk(DEVICE_NAME "register falid!n");
return ret;
}
printk (DEVICE_NAME "tinitialized!n");
return 0;
}
static void __exit dev_exit(void)
{
misc_deregister(&misc);//注銷設備
}
module_init(dev_init);
module_exit(dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("FriendlyARM Inc.");
MODULE_DESCRIPTION("S3C2410/S3C2440 PWM Driver");

以上驅(qū)動程序中，一些關鍵詞的解釋和說明如下：
(1) CPU 計數(shù)器控制寄存器
1>配置定時器輸入時鐘
TCFG0-時鐘配置寄存器0，用于獲得預分頻值（1~255）
TCFG1-時鐘配置寄存器1，用于獲得分割值（2，4，8，16，32）
定時器輸入時鐘頻率=PLCK/{預分頻+1}/{分割值}
2>配置PWM 的占空比
TCNTB0-定時器0 計數(shù)緩存寄存器，是由定時器的輸入時鐘分頻得到,是脈寬調(diào)制的頻率。
TCMTB0-定時器0 比較緩存寄存器，用于設定PWM 的占空比，寄存器值為高定平的
假設TCNTB0 的頻率是160，如果TCMTB0 是110，則PWM 在110 個周期是高定平，50 周期是低電平，從而占空比為11：5。
3>定時器控制寄存器TCON
TCON[0~4]用于控制定時器0

(2) 讀寫寄存器的函數(shù)：__raw_readl和__raw_writel
讀端口寄存器用__raw_readl(a )，該函數(shù)從端口a 返回一個32 位的值。相關的定義在include/asm-arm/io.h 中。#define __raw_readl(a) (*(volatile unsigned int*)(a))，寫端口寄存器用__raw_writel(v,a)，該函數(shù)將一個32 位的值寫入端口a 中。相關的定義在include/asm-arm/io.h中。#define __raw_writel(v,a) (*(volatile unsigned int*)(a) = (v))。此處設置功能控制寄存器，將相應的引腳設為輸出狀態(tài)。
(3 )內(nèi)核中操作gpio
gpio_cfgpin配置相應GPIO 口的功能
gpio_setpinIO 口為輸出功能時，寫引腳
(4) 內(nèi)核中基于信號量的Llinux 的并發(fā)控制
在驅(qū)動程序中，當多個線程同時訪問相同的資源時，可能會引發(fā)“競態(tài)”，因此必須對共享資源進行并發(fā)控制。信號量（絕大多數(shù)作為互斥鎖使用）是一種進行并發(fā)控制的手段（還有自旋鎖，它適合于保持時間非常短的時間）。信號量只能在進程的上下文中使用。
void init_MUTEX(&lock)初始化一個互斥鎖，即他把信號量lock 設置為1。
void up (&lock) 釋放信號量，喚醒等待者。
int down_trylock(&lock)嘗試獲得信號量lock ，如果能夠立刻獲得，就獲得信號量，并返回為0.否則返回非0.并且它不會導致休眠，可以在中斷上下文中使用。在PWM 中，當計數(shù)值溢出時，就會引發(fā)計數(shù)中斷。所以在這里用這個函數(shù)來獲得信號。

【3】為內(nèi)核添加按鍵設備的內(nèi)核配置選項

打開 linux-2.6.32.2/drivers/misc/Kconfig 文件，定位到39行附近，加入如下紅色部分內(nèi)容：

config MINI2440_BUZZER
tristate "Buzzer driver for FriendlyARM Mini2440 development boards"
depends on MACH_MINI2440
default y if MACH_MINI2440
help
this is buzzer driver for FriendlyARM Mini2440 development boards

config ATMEL_PWM
tristate "Atmel AT32/AT91 PWM support"
depends on AVR32 || ARCH_AT91SAM9263 || ARCH_AT91SAM9RL || ARCH_AT91CAP9
help
This option enables device driver support for the PWM channels
on certain Atmel processors. Pulse Width Modulation is used for
purposes including software controlled power-efficient backlights
on LCD displays, motor control, and waveform generation.

【4】把對應的驅(qū)動目標文件加入內(nèi)核

打開linux-2.6.32.2/drivers/misc/Makefile，定位到27行附近，把該驅(qū)動程序的目標文件根據(jù)配置定義加入，如下紅色部分：

obj-$(CONFIG_C2PORT)+= c2port/
obj-$(CONFIG_MINI2440_BUTTONS) += mini2440_buttons.o
obj-$(CONFIG_LEDS_MINI2440) += mini2440_leds.o
obj-$(CONFIG_MINI2440_ADC) += mini2440_adc.o
obj-$(CONFIG_MINI2440_BUZZER) += mini2440_pwm.o
obj-y+= eeprom/
obj-y+= cb710/

這樣