蜂鸣器--LINUX.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流蜂鸣器-LINUX.精品文档.基于2.6内核的pwm蜂鸣器驱动设计 一、开发环境 二、PWM怎样工作在ARM Linux中1. 什么是PWM？ PWM(脉冲宽度调制)简单的讲是一种变频技术之一，是靠改变脉冲宽度来控制输出电压，通过改变周期来控制其输出频率。如果还不是很清楚，好吧，来看看我们实际生活中的例子，我们的电风扇为什么扭一下按扭，风扇的转速就会发生变化；调一下收音机的声音按钮，声音的大小就会发生变化；还有待会儿我们要讲的蜂鸣器也会根据不同的输入值而发出不同频率的叫声等等！这些都是PWM的应用，都是通过PWM输出的频率信号进行控制的。2.

2、 ARM Linux中的PWM 根据S3C2440的手册介绍，S3C2440A内部有5个16位的定时器，定时器0、1、2、3都带有脉冲宽度调制功能(PWM)，定时器4是一个没有输出引脚的内部定时器，定时器0有一个用于大电流设备的死区生成器。看下图解释吧！由S3C2440的技术手册和上面这幅结构图，我们来总结一下2440内部定时器模块的特性吧：1）共5个16位的定时器，定时器0、1、2、3都带有脉冲宽度调制功能(PWM)；2）每个定时器都有一个比较缓存寄存器(TCMPB)和一个计数缓存寄存器(TCNTB)；3）定时器0、1共享一个8位的预分频器(预定标器)，定时器2、3、4共享另一个8位的预分频

3、器(预定标器)，其值范围是0255；4）定时器0、1共享一个时钟分频器，定时器2、3、4共享另一个时钟分频器，这两个时钟分频器都能产生5种不同的分频信号值(即：1/2、1/4、1/8、1/16和TCLK)；5）两个8位的预分频器是可编程的且根据装载的值来对PCLK进行分频，预分频器和钟分频器的值分别存储在定时器配置寄存器TCFG0和TCFG1中；6）有一个TCON控制寄存器控制着所有定时器的属性和状态，TCON的第07位控制着定时器0、第811位控制着定时器1、第1215位控制着定时器2、第1619位控制着定时器3、第2022位控制着定时器4。还是根据S3C2440手册的描述和上图的结构，要开

4、始一个PWM定时器功能的步骤如下(假设使用的是第一个定时器)：1）分别设置定时器0的预分频器值和时钟分频值，以供定时器0的比较缓存寄存器和计数缓存寄存器用；2）设置比较缓存寄存器TCMPB0和计数缓存寄存器TCNTB0的初始值(即定时器0的输出时钟频率)；3）关闭定时器0的死区生成器(设置TCON的第4位)；4）开启定时器0的自动重载(设置TCON的第3位)；5）关闭定时器0的反相器(设置TCON的第2位)；6）开启定时器0的手动更新TCNTB0&TCMPB0功能(设置TCON的第1位)；7）启动定时器0(设置TCON的第0位)；8）清除定时器0的手动更新TCNTB0&TCMPB0功能(设置T

5、CON的第1位)。由此可以看到，PWM的输出频率跟比较缓存寄存器和计数缓存寄存器的取值有关，而比较缓存寄存器和计数缓存寄存器的值又跟预分频器和时钟分频器的值有关；要使用PWM功能其实也就是对定时器的相关寄存器进行操作。手册上也有一个公式：定时器输出频率 = PCLK / 预分频器值 + 1 / 时钟分频值。下面我们来通过一个蜂鸣器的实例来说明PWM功能的使用。三、蜂鸣器驱动实例1. 蜂鸣器的种类和工作原理 蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成

6、电路构成。当接通电源后（1.515V直流工作电压），多谐振荡器起振，输出1.52.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。 有源蜂鸣器和无源蜂鸣器的区别：这个“源”字是不是指电源，而是指震荡源，即有源蜂鸣器内有振荡源而无源蜂鸣器内部没有振荡源。有振荡源的通电就可以发声，没有振荡源的需要脉冲信号驱动才能发声。2. 开发板上蜂鸣器原理图分析由原理图可以得知，蜂鸣器是通过GPB0 IO口使用PWM信号驱动

7、工作的，而GPB0口是一个复用的IO口，要使用它得先把他设置成TOUT0 PWM输出模式。3. 编写合适开发板的蜂鸣器驱动程序，文件名：my2440_pwm.c= Name : my2440_pwm.cAuthor : Huang GangDate : 25/11/09Copyright : GPLDescription : my2440 pwm driver=*/#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #define PWM_MAJOR

8、 0 /主设备号#define PWM_NAME my2440_pwm /设备名称static int device_major = PWM_MAJOR; /系统动态生成的主设备号/打开设备static int pwm_open(struct inode *inode, struct file *file) /对GPB0复用口进行复用功能设置，设置为TOUT0 PWM输出 s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPB0, S3C2410_GPB0_TOUT0); return 0;/关闭设备static int pwm_close(struct inode *inode, s

9、truct file *file) return 0;/对设备进行控制static int pwm_ioctl(struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg) if(cmd = 0)/如果输入的参数小于或等于0的话，就让蜂鸣器停止工作 /这里又恢复GPB0口为IO口输出功能，由原理图可知直接给低电平可让蜂鸣器停止工作 s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPB0, S3C2410_GPB0_OUTP); s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB0,

10、 0); else/如果输入的参数大于0，就让蜂鸣器开始工作，不同的参数，蜂鸣器的频率也不一样 /定义一些局部变量 unsigned long tcon; unsigned long tcnt; unsigned long tcfg1; unsigned long tcfg0; struct clk *clk_p; unsigned long pclk; /以下对各寄存器的操作结合上面讲的开始一个PWM定时器的步骤和2440手册PWM寄存器操作部分来看就比较容易理解 tcfg1 = _raw_readl(S3C2410_TCFG1); /读取定时器配置寄存器1的值 tcfg0 = _raw_r

11、eadl(S3C2410_TCFG0); /读取定时器配置寄存器0的值 tcfg0 &= S3C2410_TCFG_PRESCALER0_MASK; tcfg0 |= (50 - 1); /设置tcfg0的值为49 tcfg1 &= S3C2410_TCFG1_MUX0_MASK; tcfg1 |= S3C2410_TCFG1_MUX0_DIV16; /设置tcfg1的值为0x0011即：1/16 _raw_writel(tcfg1, S3C2410_TCFG1); /将值tcfg1写入定时器配置寄存器1中 _raw_writel(tcfg0, S3C2410_TCFG0); /将值tcfg0

12、写入定时器配置寄存器0中 clk_p = clk_get(NULL, pclk); pclk = clk_get_rate(clk_p); /从系统平台时钟队列中获取pclk的时钟频率，在include/linux/clk.h中定义 tcnt = (pclk/50/16)/cmd; /计算定时器0的输出时钟频率(pclk/prescaler0 + 1/divider value) _raw_writel(tcnt, S3C2410_TCNTB(0); /设置定时器0计数缓存寄存器的值 _raw_writel(tcnt/2, S3C2410_TCMPB(0); /设置定时器0比较缓存寄存器的值

13、tcon = _raw_readl(S3C2410_TCON); /读取定时器控制寄存器的值 tcon &= 0x1f; tcon |= 0xb; /关闭死区、自动重载、关反相器、更新TCNTB0&TCMPB0、启动定时器0 _raw_writel(tcon, S3C2410_TCON); /设置定时器控制寄存器的0-4位，即对定时器0进行控制 tcon &= 2; _raw_writel(tcon, S3C2410_TCON); /清除定时器0的手动更新位 return 0;/设备操作结构体static struct file_operations pwm_fops = .owner = T

14、HIS_MODULE, .open = pwm_open, .release = pwm_close, .ioctl = pwm_ioctl,;/定义一个设备类static struct class *pwm_class;static int _init pwm_init(void) /注册为字符设备，主设备号为0让系统自动分配，设备名为my2440_pwm，注册成功返回动态生成的主设备号 device_major = register_chrdev(PWM_MAJOR, PWM_NAME, &pwm_fops); if(device_major My2440 PWM Beep Device

15、(NEW)6. 编译内核并下载到开发板上。这里要注意，现在我们不需要手动的在开发板上创建设备的节点了，因为我们现在使用了mdev进行管理了(使用方法请看：设备文件系统剖析与使用)，在驱动程序中也添加了对类设备接口的支持。之前讲的一些驱动都没有，以后我们都使用这种方法。现在可以查看到/dev目录下自动创建好的my2440_pwm设备节点，就直接可以使用它了。7. 编写PWM蜂鸣器驱动的测试程序。文件名：pwm_test.c = Name : pwm_test.cAuthor : Huang GangDate : 25/11/2009Copyright : GPLDescription : my2

16、440 pwm driver test=*/#include #include #include #include int main(int argc, char *argv) int tmp; int fd; int i; /打开蜂鸣器设备 fd = open(/dev/my2440_pwm, O_RDWR); if(fd 0) printf(Open PWM Device Faild!n); exit(1); /提示用户输入一个参数来对蜂鸣器进行调频，0表示停止工作 printf(please enter the times number(0 is stop):n); while(1) /

17、输入参数 scanf(%d, &tmp); printf(times = %dn, tmp); /IO控制 ioctl(fd, tmp); if(tmp = 0) break; /关闭设备 close(fd); return 0;8. 在开发主机上交叉编译测试应用程序，并复制到文件系统的/usr/sbin目录下，然后重新编译文件系统下载到开发板上。 9. 在开发板上运行测试程序。可以看到根据你输入参数的大小，蜂鸣器也会发生不同频率的叫声，输入0蜂鸣器停止鸣叫。为了您的安全，请只打开来源可靠的网址 打开网站取消来自: 转：基于EasyARM2103的交流蜂鸣器音乐播放设计133331457 1.

18、1 蜂鸣器简介蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流或者交流供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中的发声器件。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。蜂鸣器的外观如下图所示。图1.1 蜂鸣器根据发声材料、结构和驱动方式的不同，蜂鸣器可以分为压电式、电磁式等，如表1.1所示。1.1.1 驱动电路分析与参数计算根据上述的几个蜂鸣器驱动电路分析发现，蜂鸣器驱动电路无一例外都包含以下几个部分：一个三极管、一个蜂鸣器、一个续流二极管和一个电源滤波电容。驱动电路如图1.2所示。图1.2 蜂鸣器驱动

19、电路蜂鸣器驱动电路分析如下：1蜂鸣器发声元件，在其两端施加直流电压（有源蜂鸣器）或者方波（无源蜂鸣器）就可以发声，其主要参数是外形尺寸、发声方向、工作电压、工作频率、工作电流、驱动方式（直流/方波）等。这些都可以根据需要来选择。2续流二极管蜂鸣器本质上是一个感性元件，其电流不能瞬变，因此必须有一个续流二极管提供续流。否则，在蜂鸣器两端会产生几十伏的尖峰电压，可能损坏驱动三极管，并干扰整个电路系统的其它部分。3滤波电容滤波电容1的作用是滤波，滤除蜂鸣器电流对其它部分的影响，也可改善电源的交流阻抗，如果可能，最好是再并联一个220uF的电解电容。4三极管三极管Q1起开关作用，其基极的高电平使三极管

20、饱和导通，使蜂鸣器发声；而基极低电平则使三极管关闭，蜂鸣器停止发声。1.1.2 驱动程序设计1 直流蜂鸣器驱动程序直流蜂鸣器的驱动是非常简单的，只要在其两端施加额定工作电压，蜂鸣器就发声。以NPN三极管驱动电路为例，只要在三极管的基极接入高电平，蜂鸣器就能发声。例如：蜂鸣器每秒钟发声100mS时，三极管基极的驱动波形如图1.3所示。图1.3 NPN管驱动直流蜂鸣器2 交流蜂鸣器驱动程序交流蜂鸣器的驱动相对复杂一点，要在蜂鸣器两端施加额定电压的方波。蜂鸣器的工作频率范围通常是很窄的，这意味着一个蜂鸣器通常只能工作在其额定频率才会有良好的发声效果（包括声压和音色等）。有些蜂鸣器的工作频率范围是比较

21、宽的，这样就可以通过调整驱动方波的频率而使蜂鸣器发出音乐，演奏歌曲。例如：蜂鸣器每秒钟发声100mS时，三极管基极的驱动波形如下图1.4所示。图1.4 驱动交流蜂鸣器1.2 设计原理本实例采用LPC2103的定时器1产生PWM脉冲控制8050导通与闭合，使交流蜂鸣器两端产生方波信号，驱动蜂鸣器发声。三个LED分别显示高、中和低音的状态。电路原理如图1.5所示。图1.5 原理图1.3 电路制作1.3.1 元器件选择本文电路制作中需要用到的元件如表 1.3所列。表 1.3 元件列表1.3.2 焊接按照原理图连接电路，要注意蜂鸣器、三极管、二极管和LED的管脚极性。硬件电路焊接完成后，实物如图1.6

22、所示。图1.6 实物图系统实物如图1.7所示。图1.7 整体实物图1.4 程序设计本实例通过LPC2103的定时器1产生PWM脉冲来控制交流蜂鸣器发声。根据不同的音频，LPC2103产生不同频率的PWM脉冲，使交流蜂鸣器发出不同频率的声音。并通过三个LED分别显示高、中和低音的状态。以下为部分程序，详细程序参见程序源码。蜂鸣器初始化程序：设置蜂鸣器控制引脚为GPIO输出低电平。蜂鸣器不发声。见程序清单1.1。程序清单1.1 蜂鸣器初始化程序蜂鸣器指定频率发声程序：根据指定频率设定定时器1的PWM的输出周期，控制蜂鸣器发出指定频率的声音。见程序清单1.2。程序清单1.2 蜂鸣器指定频率发声程序蜂

23、鸣器停止发声程序：复位定时器1，设置蜂鸣器控制引脚为GPIO输出低电平，蜂鸣器停止发声。见程序清单1.3。程序清单1.3 蜂鸣器停止发声程序LED初始化程序：分别设置LED1、LED2和LED3的控制引脚为GPIO输出，并熄灭。见程序清单1.4。程序清单1.4 LED初始化程序点亮指定LED程序：根据入口参数点亮指定的LED，见程序清单1.5。程序清单1.5 点亮指定LED程序熄灭指定LED程序：根据入口参数熄灭指定的LED。见程序清单1.6。程序清单1.6 熄灭指定LED程序为了您的安全，请只打开来源可靠的网址 打开网站取消来自: view plaincopy to clipboardpri

24、nt?102030405060708090100110120130140150 Copyright(c) 2009-2010,Newkoom Net Tech.Co,.Ltd 模块名称(Filename): beep_s3c2410.c 项目名称(Projectname): RPM(Remote Power Manager System) 版本号(Version): 1.0.0 创建日期(Date): 2009-11-22 作者(Author): ZMF(Zheng meifu) 功能描述(Description): buzzer(beep) driver for linux2.6.14.1

25、其他说明(Others): 修改记录(History): 调试成功:2009-11-23 2009-12-1:之前只能在定时任务结束后才释放锁，今天改为 设置完ioctl后立即释放，以便连续发声。 #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #define BEEPDEV_NAME beep /*设备

26、名 beep*/ #define PWM_IOCTL_SET_FREQ 1 /*定义宏常量，用于后面的ioctl中的switch case*/ #define PWM_IOCTL_STOP 2 #define SET_RIGHT_ACTION_BEEP 3 / 此处宏数字不能改，和以下beep_const序号相关 #define SET_ERROR_ACTION_BEEP 4 / 同上 #define SET_KEY_PRESS_BEEP 5 / 同上 #define BEON (1(sizeof(int)*8-1) #define BEOF 0 #define PRESET_FREQ 100

27、0 #define KEY_DELAYMS(X) (HZ/(1000/(X) static struct semaphore lock; /*定义信号量 lock*/ static struct semaphore ioctl_lock; /* freq: pclk/50/16/65536 pclk/50/16 * if pclk = 50MHz, freq is 1Hz to 62500Hz * human ear : 20Hz 20000Hz const int beep_const38= 500|BEON,100|BEOF,0,0,0,0,0,0, / right 100|BEON,50

28、|BEOF,100|BEON,50|BEOF,100|BEON,50|BEOF,0,0, / error 100|BEON,50|BEOF,0,0,0,0,0,0, / key struct timer_list beep_timer; static int beep_step; static void PWM_Set_Freq(unsigned long freq); static void PWM_Stop(void); static void beep_timer_handler(unsigned long data) int onofftime=beep_constdatabeep_s

29、tep+; if(onofftime !=0) beep_timer.data = data; mod_timer(&beep_timer, jiffies+ KEY_DELAYMS(onofftime&(BEON); if(onofftime&BEON) PWM_Set_Freq(PRESET_FREQ); else PWM_Stop(); else PWM_Stop(); del_timer(&beep_timer); /up(&ioctl_lock); static void set_beep_type(int type) int tmp_time= beep_consttype-30&

30、(BEON); del_timer(&beep_timer); init_timer(&beep_timer); beep_timer.expires = jiffies + KEY_DELAYMS(tmp_time); beep_timer.function = beep_timer_handler; beep_timer.data = type-3; beep_step=1; add_timer(&beep_timer); PWM_Set_Freq(PRESET_FREQ); static void PWM_Set_Freq( unsigned long freq ) /*设置pwm的频率

31、，配置各个寄存器*/ unsigned long tcon, tcnt, tcfg1, tcfg0,pclk; struct clk *clk_p; /*set GPB0 as tout0, pwm output 设置GPB0为tout0,pwm输出*/ s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPB0, S3C2410_GPB0_TOUT0); tcon = _raw_readl(S3C2410_TCON); /*读取寄存器TCON到tcon*/ tcfg1 = _raw_readl(S3C2410_TCFG1); /*读取寄存器TCFG1到tcfg1*/ tcfg0 = _

32、raw_readl(S3C2410_TCFG0); /*读取寄存器TCFG0到tcfg0*/ /prescaler = 50 tcfg0 &= S3C2410_TCFG_PRESCALER0_MASK; /* S3C2410_TCFG_PRESCALER0_MASK定时器0和*/ /* 1的预分频值的掩码，TCFG08*/ tcfg0 |= (50 - 1); /* 预分频为50 */ /mux = 1/16 tcfg1 &= S3C2410_TCFG1_MUX0_MASK; /*S3C2410_TCFG1_MUX0_MASK定时器0分割值的掩*/ /*码：TCFG103*/ tcfg1 |=

33、 S3C2410_TCFG1_MUX0_DIV16; /*定时器0进行16分割*/ _raw_writel(tcfg1, S3C2410_TCFG1); /*把tcfg1的值写到分割寄存器S3C2410_TCFG1中*/ _raw_writel(tcfg0, S3C2410_TCFG0); /*把tcfg0的值写到预分频寄存器S3C2410_TCFG0中*/ clk_p = clk_get(NULL, pclk); /*得到pclk*/ pclk = clk_get_rate(clk_p); tcnt = (pclk/50/16)/freq; /*得到定时器的输入时钟，进而设置PWM的调制频率

34、*/ _raw_writel(tcnt, S3C2410_TCNTB(0); /*PWM脉宽调制的频率等于定时器的输入时钟 */ _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); tcon &= 2; /*clear manual update bit*/ _raw_writel(tcon, S3C2410_TCON); /*把tcon写到计数器控制寄存器S3C2410_TCON中*/ static void PWM_Stop( void ) s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPB0, S3C2410_GPB0_OUTP); /*设置GPB0为输出*/ s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB0