Linux 字符设备驱动开发基础（二）—— 编写简单 PWM 设备驱动

编写驱动的第一步仍是看原理图：


       可以看到，该蜂鸣器由 GPD0_0 来控制 ，查手册可知该I/O口由Time0 来控制，找到相应的寄存器：

a -- I/O口寄存器及地址

      GPD0CON  0x114000a0

b -- Time0 寄存器及地址

      基地址为：TIMER_BASE 0x139D0000 

      这些物理寄存器地址都是相邻的，我们这里用偏移量来表示：

      寄存器名      地址偏移量            所需配置

        TCFG0          0x0000              [7-0]     0XFF

        TCFG1          0x0004              [3-0]     0X2              

        TCON            0x0008              [3-0]     0X2       0X9   0X0

        TCNTB0        0x000C             500

        TCMPB0       0x0010              250


       前面已经知道，驱动是无法直接操纵物理地址的，所以这里仍需物理地址向虚拟地址的转换，用到 ioremap() 函数、writel()函数、readl()函数：

1、地址映射操作

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  1. unsigned int   *gpd0con;  
  2. void *timer_base;<span style="white-space:pre">   </span>//之所以是void类型，偏移量为4时，只是移动4个字节，方便理解  
  3.   
  4. gpd0con = ioremap(GPD0CON,4);  
  5. timer_base = ioremap(TIMER_BASE , 0x14);  

2、Time0初始化操作（这里使用的已经是虚拟地址）

       这里现将数据从寄存器中读出，修改后再写回寄存器，具体寄存器操作可以移步Exynos4412裸机开发——PWM定时器:   

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  1. writel((readl(gpd0con)&~(0xf<<0)) | (0x2<<0),gpd0con);  
  2. writel ((readl(timer_base +TCFG0  )&~(0xff<<0)) | (0xff <<0),timer_base +TCFG0);   
  3. writel ((readl(timer_base +TCFG1 )&~(0xf<<0)) | (0x2 <<0),timer_base +TCFG1 );   

3、装载数据，配置占空比

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  1. writel(500, timer_base +TCNTB0  );  
  2. writel(250, timer_base +TCMPB0 );  
  3. writel ((readl(timer_base +TCON )&~(0xf<<0)) | (0x2 <<0),timer_base +TCON );   

4、相关控制函数

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  1. void beep_on(void)  
  2. {  
  3.     writel ((readl(timer_base +TCON )&~(0xf<<0)) | (0x9 <<0),timer_base +TCON );  
  4. }  
  5.    
  6. void beep_off(void)  
  7. {  
  8.     writel ((readl(timer_base +TCON )&~(0xf<<0)) | (0x0 <<0),timer_base +TCON );  
  9. }   

下面是驱动程序，这里我们用到了 write() read() ioctl() 函数，具体解析移步：

驱动程序:beep.c

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  1. #include <linux/module.h>  
  2. #include <linux/fs.h>  
  3. #include <linux/cdev.h>  
  4. #include <linux/device.h>  
  5. #include <asm/io.h>  
  6. #include <asm/uaccess.h>  
  7.   
  8. static int major = 250;  
  9. static int minor=0;  
  10. static dev_t devno;  
  11. static struct class *cls;  
  12. static struct device *test_device;  
  13.   
  14. #define GPD0CON       0x114000a0  
  15. #define TIMER_BASE    0x139D0000             
  16. #define TCFG0         0x0000                 
  17. #define TCFG1         0x0004                              
  18. #define TCON          0x0008               
  19. #define TCNTB0        0x000C            
  20. #define TCMPB0        0x0010             
  21.   
  22. static unsigned int *gpd0con;  
  23. static void *timer_base;  
  24. #define  MAGIC_NUMBER    'k'  
  25. #define  BEEP_ON    _IO(MAGIC_NUMBER    ,0)  
  26. #define  BEEP_OFF   _IO(MAGIC_NUMBER    ,1)  
  27. #define  BEEP_FREQ   _IO(MAGIC_NUMBER   ,2)  
  28.   
  29. static void fs4412_beep_init(void)  
  30. {  
  31.     gpd0con = ioremap(GPD0CON,4);  
  32.     timer_base = ioremap(TIMER_BASE,0x14);  
  33.       
  34.     writel ((readl(gpd0con)&~(0xf<<0)) | (0x2<<0),gpd0con);  
  35.     writel ((readl(timer_base +TCFG0  )&~(0xff<<0)) | (0xff <<0),timer_base +TCFG0);   
  36.     writel ((readl(timer_base +TCFG1 )&~(0xf<<0)) | (0x2 <<0),timer_base +TCFG1 );   
  37.   
  38.     writel (500, timer_base +TCNTB0  );  
  39.     writel (250, timer_base +TCMPB0 );  
  40.     writel ((readl(timer_base +TCON )&~(0xf<<0)) | (0x2 <<0),timer_base +TCON );   
  41. }  
  42.   
  43. void fs4412_beep_on(void)  
  44. {  
  45.     writel ((readl(timer_base +TCON )&~(0xf<<0)) | (0x9 <<0),timer_base +TCON );  
  46. }  
  47.   
  48. void fs4412_beep_off(void)  
  49. {  
  50.     writel ((readl(timer_base +TCON )&~(0xf<<0)) | (0x0 <<0),timer_base +TCON );  
  51. }  
  52.   
  53.   
  54. static int beep_open (struct inode *inode, struct file *filep)  
  55. {  
  56.  // fs4412_beep_on();  
  57.     return 0;  
  58. }  
  59.   
  60. static int beep_release(struct inode *inode, struct file *filep)  
  61. {  
  62.      fs4412_beep_off();  
  63.      return 0;  
  64. }  
  65.   
  66. #define BEPP_IN_FREQ 100000  
  67. static void beep_freq(unsigned long arg)  
  68. {  
  69.     writel(BEPP_IN_FREQ/arg, timer_base +TCNTB0  );  
  70.     writel(BEPP_IN_FREQ/(2*arg), timer_base +TCMPB0 );  
  71.   
  72. }  
  73.   
  74. static long beep_ioctl(struct file *filep, unsigned int cmd, unsigned long arg)  
  75. {  
  76.     switch(cmd)  
  77.     {  
  78.         case BEEP_ON:  
  79.             fs4412_beep_on();  
  80.             break;  
  81.         case BEEP_OFF:  
  82.             fs4412_beep_off();  
  83.             break;  
  84.         case BEEP_FREQ:  
  85.             beep_freq( arg );  
  86.             break;  
  87.         default :  
  88.             return -EINVAL;  
  89.     }  
  90. }  
  91.   
  92. static struct file_operations beep_ops=  
  93. {  
  94.     .open     = beep_open,  
  95.     .release = beep_release,  
  96.     .unlocked_ioctl      = beep_ioctl,  
  97. };  
  98.   
  99. static int beep_init(void)  
  100. {  
  101.     int ret;      
  102.     devno = MKDEV(major,minor);  
  103.     ret = register_chrdev(major,"beep",&beep_ops);  
  104.   
  105.     cls = class_create(THIS_MODULE, "myclass");  
  106.     if(IS_ERR(cls))  
  107.     {  
  108.         unregister_chrdev(major,"beep");  
  109.         return -EBUSY;  
  110.     }  
  111.     test_device = device_create(cls,NULL,devno,NULL,"beep");//mknod /dev/hello  
  112.     if(IS_ERR(test_device))  
  113.     {  
  114.         class_destroy(cls);  
  115.         unregister_chrdev(major,"beep");  
  116.         return -EBUSY;  
  117.     }     
  118.     fs4412_beep_init();  
  119.     return 0;  
  120. }  
  121.   
  122. void fs4412_beep_unmap(void)  
  123. {  
  124.     iounmap(gpd0con);  
  125.     iounmap(timer_base);  
  126. }  
  127.   
  128. static void beep_exit(void)  
  129. {  
  130.     fs4412_beep_unmap();  
  131.   
  132.     device_destroy(cls,devno);  
  133.     class_destroy(cls);   
  134.     unregister_chrdev(major,"beep");  
  135.     printk("beep_exit \n");  
  136. }  
  137.   
  138. MODULE_LICENSE("GPL");  
  139. module_init(beep_init);  
  140. module_exit(beep_exit);  

makefile:

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  1. ifneq  ($(KERNELRELEASE),)  
  2. obj-m:=beep.o  
  3. $(info "2nd")  
  4. else  
  5. #KDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build  
  6. KDIR := /home/fs/linux/linux-3.14-fs4412  
  7. PWD:=$(shell pwd)  
  8. all:  
  9.     $(info "1st")  
  10.     make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules  
  11.     arm-none-linux-gnueabi-gcc test.c -o beeptest  
  12.     sudo cp beep.ko beeptest /tftpboot  
  13. clean:  
  14.     rm -f *.ko *.o *.symvers *.mod.c *.mod.o *.order  
  15. endif  

下面是是个简单的测试程序test.c，仅实现蜂鸣器响6秒的功能：
[cpp] view plaincopy
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  1. #include <sys/types.h>  
  2. #include <sys/stat.h>  
  3. #include <fcntl.h>  
  4. #include <stdio.h>  
  5. #include <sys/ioctl.h>  
  6.   
  7. #define  MAGIC_NUMBER    'k'  
  8. #define   BEEP_ON    _IO(MAGIC_NUMBER    ,0)  
  9. #define   BEEP_OFF   _IO(MAGIC_NUMBER    ,1)  
  10. #define   BEEP_FREQ   _IO(MAGIC_NUMBER    ,2)  
  11.   
  12. main()  
  13. {  
  14.     int fd;  
  15.   
  16.     fd = open("/dev/beep",O_RDWR);  
  17.     if(fd<0)  
  18.     {  
  19.         perror("open fail \n");  
  20.         return ;  
  21.     }  
  22.   
  23.     ioctl(fd,BEEP_ON);  
  24.   
  25.     sleep(6);  
  26.     ioctl(fd,BEEP_OFF);   
  27.   
  28.     close(fd);  
  29. }  

这是个音乐播放测试程序，慎听！！分别为《大长今》、《世上只有妈妈好》、《渔船》，这个单独编译一下

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  1. /* 
  2.  * main.c : test demo driver 
  3.  */  
  4. #include <stdio.h>  
  5. #include <stdlib.h>  
  6. #include <unistd.h>  
  7. #include <fcntl.h>  
  8. #include <string.h>  
  9. #include <sys/types.h>  
  10. #include <sys/stat.h>  
  11. #include <sys/ioctl.h>  
  12. #include "pwm_music.h"  
  13.   
  14. /*ioctl 鍛戒护*/  
  15. #define magic_number 'k'  
  16. #define BEEP_ON _IO(magic_number,0)  
  17. #define BEEP_OFF _IO(magic_number,1)  
  18. #define SET_FRE _IO(magic_number,2)  
  19.   
  20.   
  21.   
  22. int main(void)  
  23. {  
  24.     int i = 0;  
  25.     int n = 2;  
  26.     int dev_fd;  
  27.     int div;  
  28.     dev_fd = open("/dev/beep",O_RDWR | O_NONBLOCK);  
  29.     if ( dev_fd == -1 ) {  
  30.         perror("open");  
  31.         exit(1);  
  32.     }  
  33.   
  34.     for(i = 0;i<sizeof(GreatlyLongNow)/sizeof(Note);i++ )  
  35.     {  
  36.         div = (GreatlyLongNow[i].pitch);  
  37.       
  38.         ioctl(dev_fd, SET_FRE, div);  
  39.         ioctl(dev_fd, BEEP_ON);  
  40.         usleep(GreatlyLongNow[i].dimation * 100);   
  41.         ioctl(dev_fd, BEEP_OFF);  
  42.     }  
  43.       
  44.     for(i = 0;i<sizeof(MumIsTheBestInTheWorld)/sizeof(Note);i++ )  
  45.     {  
  46.         div = (MumIsTheBestInTheWorld[i].pitch);  
  47.         ioctl(dev_fd, SET_FRE, div);  
  48.         ioctl(dev_fd, BEEP_ON);  
  49.           
  50.         usleep(MumIsTheBestInTheWorld[i].dimation * 100);   
  51.         ioctl(dev_fd, BEEP_OFF);  
  52.     }  
  53.   
  54.   
  55.   
  56.     for(i = 0;i<sizeof(FishBoat)/sizeof(Note);i++ )  
  57.     {  
  58.         div = (FishBoat[i].pitch);  
  59.         ioctl(dev_fd, SET_FRE, div);  
  60.         ioctl(dev_fd, BEEP_ON);  
  61.         usleep(FishBoat[i].dimation * 100);   
  62.         ioctl(dev_fd, BEEP_OFF);  
  63.     }  
  64.     return 0;  
  65. }  
附所用头文件：

[cpp] view plaincopy
在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. #ifndef __PWM_MUSIC_H  
  2. #define __PWM_MUSIC_H  
  3.   
  4. #define BIG_D  
  5.   
  6. #define PCLK (202800000/4)  
  7.   
  8. typedef struct  
  9. {  
  10.     int pitch;   
  11.     int dimation;  
  12. }Note;  
  13. // 1            2       3        4          5           6       7  
  14. // C            D       E        F          G           A       B  
  15. //261.6256  293.6648   329.6276 349.2282   391.9954     440     493.8833  
  16.   
  17. //C澶ц皟  
  18. #ifdef BIG_C  
  19. #define DO 262  
  20. #define RE 294  
  21. #define MI 330  
  22. #define FA 349  
  23. #define SOL 392  
  24. #define LA  440  
  25. #define SI  494  
  26. #define TIME 6000  
  27. #endif  
  28.    
  29.  //D澶ц皟  
  30. #ifdef BIG_D  
  31. #define DO 293  
  32. #define RE 330  
  33. #define MI 370  
  34. #define FA 349  
  35. #define SOL 440  
  36. #define LA  494  
  37. #define SI  554  
  38. #define TIME 6000  
  39. #endif  
  40.   
  41.   
  42.   
  43. Note MumIsTheBestInTheWorld[]={  
  44.     //6.              //_5       //3         //5      
  45.     {LA,TIME+TIME/2}, {SOL,TIME/2},{MI,TIME},{SOL,TIME},  
  46.   
  47.     //1^           //6_       //_5      //6-  
  48.     {DO*2,TIME},{LA,TIME/2},{SOL,TIME/2} ,{LA,2*TIME},  
  49.     // 3      //5_      //_6           //5  
  50.     {MI,TIME},{SOL,TIME/2},{LA,TIME/2},{SOL,TIME},  
  51.     // 3        //1_        //_6,  
  52.     {MI,TIME},{DO,TIME/2},{LA/2,TIME/2},  
  53.     //5_        //_3        //2-           //2.  
  54.     {SOL,TIME/2},{MI,TIME/2},{RE,TIME*2},{RE,TIME+TIME/2},  
  55.     //_3    //5         //5_            //_6  
  56.     {MI,TIME/2},{SOL,TIME},{SOL,TIME/2},{LA,TIME/2},  
  57.     // 3        //2         //1-            //5.  
  58.     {MI,TIME},{RE,TIME},{DO,TIME*2},{SOL,TIME+TIME/2},  
  59.     //_3        //2_        //_1        //6,_  
  60.     {MI,TIME/2},{RE,TIME/2},{DO,TIME/2},{LA/2,TIME/2},  
  61.     //_1        //5,--  
  62.     {DO,TIME/2},{SOL/2,TIME*3}  
  63.   
  64. };  
  65.   
  66.   
  67. Note GreatlyLongNow[]={       
  68.     // 2        3           3       3.              _2              1  
  69.     {RE,TIME}, {MI,TIME},{MI,TIME},{MI,TIME+TIME/2},{RE,TIME/2},{DO,TIME},  
  70.     //6,        1           2       1--             2           3           3  
  71.     {LA/2,TIME},{DO,TIME},{RE,TIME},{DO,TIME*3},{RE,TIME},{MI,TIME},{MI,TIME},  
  72.     //3.                _5          3           3           2           3  
  73.     {MI,TIME+TIME/2},{SOL,TIME/2},{MI,TIME},{MI,TIME},{RE,TIME},{MI,TIME},  
  74.     //3--       5           6           6         6.                _5  
  75.     {MI,TIME*3},{SOL,TIME},{LA,TIME},{LA,TIME},{LA,TIME+TIME/2},{SOL,TIME/2},  
  76.     // 3        3       5               6       5---            2           3  
  77.     {MI,TIME},{MI,TIME},{SOL,TIME},{LA,TIME},{SOL,TIME*3},{RE,TIME},{MI,TIME},  
  78.     // 3        2.              _3              3         2         3  
  79.     {MI,TIME},{RE,TIME+TIME/2},{MI,TIME/2},{MI,TIME},{RE,TIME},{MI,TIME},  
  80.     //6,        1_            _6,             6,-  
  81.     {LA/2,TIME},{DO,TIME/2},{LA/2,TIME/2},{LA/2,TIME*2},  
  82.     //2_        _2          2_              _1          6,  
  83.     {RE,TIME/2},{RE,TIME/2},{RE,TIME/2},{DO,TIME/2},{LA/2,TIME},  
  84.     //2_        _2          2_              _1          6,  
  85.     {RE,TIME/2},{RE,TIME/2},{RE,TIME/2},{DO,TIME/2},{LA/2,TIME},  
  86.     // 2        3       1           2.                  _3          5  
  87.     {RE,TIME},{MI,TIME},{DO,TIME},{RE,TIME+TIME/2},{MI,TIME/2},{SOL,TIME},  
  88.     //6_        _6              6_          _5          3  
  89.     {LA,TIME/2},{LA,TIME/2},{LA,TIME/2},{SOL,TIME/2},{MI,TIME},  
  90.     //2_        _2          2_              _1          6,  
  91.     {RE,TIME/2},{RE,TIME/2},{RE,TIME/2},{DO,TIME/2},{LA/2,TIME},  
  92.     //6,        5,.                   _6,            6,--  
  93.     {LA/2,TIME},{SOL/2,TIME+TIME/2},{LA/2,TIME/2},{LA/2,TIME*3},  
  94.     //2_        _2          2_              _1          6,  
  95.     {RE,TIME/2},{RE,TIME/2},{RE,TIME/2},{DO,TIME/2},{LA/2,TIME},  
  96.     //2_        _2          2_              _1          6,  
  97.     {RE,TIME/2},{RE,TIME/2},{RE,TIME/2},{DO,TIME/2},{LA/2,TIME},  
  98.     // 2        3       1           2.                  _3          5  
  99.     {RE,TIME},{MI,TIME},{DO,TIME},{RE,TIME+TIME/2},{MI,TIME/2},{SOL,TIME},  
  100.     //6_        _6              6_          _5          3  
  101.     {LA,TIME/2},{LA,TIME/2},{LA,TIME/2},{SOL,TIME/2},{MI,TIME},  
  102.     //2_        _2          2_              _1          6,  
  103.     {RE,TIME/2},{RE,TIME/2},{RE,TIME/2},{DO,TIME/2},{LA/2,TIME},  
  104.     //6,        5,.                   _6,            6,--  
  105.     {LA/2,TIME},{SOL/2,TIME+TIME/2},{LA/2,TIME/2},{LA/2,TIME*3}  
  106.   
  107. };  
  108. Note FishBoat[]={ //3.              _5          6._                 =1^          6_  
  109.     {MI,TIME+TIME/2},{SOL,TIME/2},{LA,TIME/2+TIME/4},{DO*2,TIME/4},{LA,TIME/2},  
  110.     //_5            3 -.        2         1.             _3          2._  
  111.     {SOL,TIME/2},{MI,TIME*3},{RE,TIME},{DO,TIME+TIME/2},{MI,TIME/2},{RE,TIME/2+TIME/4},  
  112.     //=3            2_          _1       2--            3.              _5  
  113.     {MI,TIME/4},{RE,TIME/2},{DO,TIME/2},{RE,TIME*4},{MI,TIME+TIME/2},{SOL,TIME/2},  
  114.     // 2        1       6._                 =1^             6_          _5  
  115.     {RE,TIME},{DO,TIME},{LA,TIME/2+TIME/4},{DO*2,TIME/4},{LA,TIME/2},{SOL,TIME/2},  
  116.     //6-         5,.                    _6,         1._                 =3  
  117.     {LA,TIME*2},{SOL/2,TIME+TIME/2},{LA/2,TIME/2},{DO,TIME/2+TIME/4},{MI,TIME/4},  
  118.     //2_            _1       5,--  
  119.     {RE,TIME/2},{DO,TIME/2},{SOL/2,TIME*4},  
  120.     //3.                _5          6._                 =1^         6_  
  121.     {MI,TIME+TIME/2},{SOL,TIME/2},{LA,TIME/2+TIME/4},{DO*2,TIME/4},{LA,TIME/2},  
  122.     //_5            3-.         5_          _6          1^_                _6  
  123.     {SOL,TIME/2},{MI,TIME*3},{SOL,TIME/2},{LA,TIME/2},{DO*2,TIME+TIME/2},{LA,TIME/2},  
  124.     //5._                   =6          5_        _3            2--  
  125.     {SOL,TIME/2+TIME/4},{LA,TIME/4},{SOL,TIME/2},{MI,TIME/2},{RE,TIME*4},  
  126.     //3.                _5          2._                 =3          2_          _1  
  127.     {MI,TIME+TIME/2},{SOL,TIME/2},{RE,TIME/2+TIME/4},{MI,TIME/4},{RE,TIME/2},{DO,TIME/2},  
  128.     //6._               =1^             6_          _5          6-          1.  
  129.     {LA,TIME/2+TIME/4},{DO*2,TIME/4},{LA,TIME/2},{SOL,TIME/2},{LA,TIME*2},{DO,TIME+TIME/2},  
  130.     //_2         3_         _5              2_          _3          1--  
  131.     {RE,TIME/2},{MI,TIME/2},{SOL,TIME/2},{RE,TIME/2},{MI,TIME/2},{DO,TIME*4}  
  132. };  
  133. #endif  


编译好程序后

# insmod beep.ko

#mknod /dev/beep c 250 0

#./music

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