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0.相关知识

  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，“源”指的是震荡源，有源蜂鸣器内部带有震荡源，所以只要通电就会鸣叫。无源蜂鸣器内部没有震荡源，直接用直流电无法驱动，需要 2K-5K 的方波去驱动。
  正点原子的STM32MP157开发板上使用的是有源蜂鸣器，所以只要设置相关引脚的高低电平即可控制是否鸣叫。但蜂鸣器并不直接连在芯片的GPIO上，而是通过一个三极管去驱动，这是因为蜂鸣器工作的电流比 LED 灯大，直接将蜂鸣器接到开发板的 GPIO 上有可能会烧毁 IO。
  以下就是正电原子开发板上的蜂鸣器原理图，可以通过控制PC7引脚来控制蜂鸣器。当PC7为高电平时，三极管基极截止，蜂鸣器关闭；当PC7低电平时，基极导通，蜂鸣器鸣叫。
  所以原理上驱动蜂鸣器也是只针对GPIO进行开发，与之前的LED驱动差别不大。本节内容主要是加深对GPIO驱动开发流程的理解和记忆。

一、驱动程序开发

  由于与LED驱动原理相似，所以话不多说，直接进入驱动开发流程，包括设备树修改、使用gpio子系统开发驱动、实验程序编写，以及编译测试等部分。

1.设备树修改

在stm32mp157d-atk.dts文件中，仿照之前的LED节点，在根目录下添加beep节点：

beep {compatible = "amonter,beep";status = "okay";beep-gpio = <&gpioc 7 GPIO_ACTIVE_HIGH>;};

然后使用make dtbs命令编译出设备树文件，放入tftp目录启动开发板，查看/proc/device-tree目录下是否添加成功。

2.启动程序编写

仿照LED的gpio子系统驱动进行开发：
gpio_beep.c:

#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_gpio.h>#define BEEP_ON 1
#define BEEP_OFF 0#define BEEP_CNT 1      /*设备号个数*/
#define BEEP_NAME "beep"    /*设备名称*//*创建设备结构体*/
struct beep_dev{dev_t devid;            /*设备号*/struct cdev cdev;       /*cdev*/struct class *class;    /*类，用来存放读取的设备节点*/struct device *device;  /*设备*/int major;              /*主设备号*/int minor;              /*次设备号*/struct device_node *nd; /*设备节点*/int beep_gpio;
};struct beep_dev beepdev;/*设备操作函数：open、read、write、release*//*
* @description : 打开设备
* @param – inode : 传递给驱动的 inode
* @param - filp : 设备文件， file 结构体有个叫做 private_data 的成员变量
* 一般在 open 的时候将 private_data 指向设备结构体。
* @return : 0 成功;其他 失败
*/
static int beep_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{filp->private_data = &beepdev;      /* 设置私有数据 */return 0;
}/*
* @description : 从设备读取数据
* @param - filp : 要打开的设备文件(文件描述符)
* @param - buf : 返回给用户空间的数据缓冲区
* @param - cnt : 要读取的数据长度
* @param - offt : 相对于文件首地址的偏移
* @return : 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败
*/
static ssize_t beep_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{return 0;
}/*
* @description : 向设备写数据
* @param - filp : 设备文件，表示打开的文件描述符
* @param - buf : 要写给设备写入的数据
* @param - cnt : 要写入的数据长度
* @param - offt : 相对于文件首地址的偏移
* @return : 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败
*/
static ssize_t beep_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{int retvalue;unsigned char databuf[1];unsigned char beepstat;struct beep_dev *dev = filp->private_data;retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);if(retvalue < 0){printk("kernel write failed!\r\n");return -EFAULT;}beepstat = databuf[0];if(beepstat == BEEP_ON){gpio_set_value(dev->beep_gpio, 0);} else if(beepstat == BEEP_OFF){gpio_set_value(dev->beep_gpio, 1);}return 0;
}/*
* @description : 关闭/释放设备
* @param - filp : 要关闭的设备文件(文件描述符)
* @return : 0 成功;其他 失败
*/
static int beep_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{return 0;
}/*设备操作函数*/
static struct file_operations beep_fops = {.owner          = THIS_MODULE,.open           = beep_open,.read           = beep_read,.write          = beep_write,.release        = beep_release,
};/*驱动入口函数*/
static int __init beep_init(void)
{int retvalue = 0;const char *str;/*获取设备树中的属性*//*1.获取设备节点*/beepdev.nd = of_find_node_by_path("/beep");if(beepdev.nd == NULL){printk("beep node not find!\r\n");return -EINVAL;} else {printk("beep node find!\r\n");}/*获取status属性值*/retvalue = of_property_read_string(beepdev.nd, "status", &str);if(retvalue < 0){printk("status read failed!\r\n");return -EINVAL;}if(strcmp(str, "okay")) {printk("beep not okay!\r\n");return -EINVAL;}/*获取compatible属性内容并匹配*/retvalue = of_property_read_string(beepdev.nd, "compatible", &str);if(retvalue < 0){printk("beep:Failed to cpmpatible property!\r\n");return -EINVAL;}if(strcmp(str, "amonter,beep")){printk("beep:compatible match faled!\r\n");return -EINVAL;}/*获取设备树中的gpio属性，得到beep的引脚编号*/beepdev.beep_gpio = of_get_named_gpio(beepdev.nd, "beep-gpio", 0);if(beepdev.beep_gpio < 0){printk("can't get beep-gpio!\r\n");return -EINVAL;}printk("beep-gpio num = %d\r\n", beepdev.beep_gpio);/*向gpio子系统申请使用GPIO*/retvalue = gpio_request(beepdev.beep_gpio, "BEEP_GPIO");if(retvalue){printk(KERN_ERR "beep_gpio:Failed to request beep gpio!\r\n");return retvalue;}/*设置GPIO为输出，默认输出高电平，关闭蜂鸣器*/retvalue = gpio_direction_output(beepdev.beep_gpio, 1);if(retvalue < 0){printk("can't set GPIO!\r\n");}/*注册字符设备驱动*//*创建设备号*/retvalue = alloc_chrdev_region(&beepdev.devid, 0, BEEP_CNT, BEEP_NAME);    /*直接使用动态分配设备号*/if(retvalue < 0){pr_err("%s couldn't alloc_chrdev_region, retvalue = %d\r\n", BEEP_NAME, retvalue);goto free_gpio;}beepdev.major = MAJOR(beepdev.devid);beepdev.minor = MINOR(beepdev.devid);printk("beepdev major = %d, minor = %d\r\n", beepdev.major, beepdev.minor);/*初始化cdev*/beepdev.cdev.owner = THIS_MODULE;cdev_init(&beepdev.cdev, &beep_fops);/*添加一个cdev*/retvalue = cdev_add(&beepdev.cdev, beepdev.devid, BEEP_CNT);if(retvalue < 0){goto del_unregister;}/*创建类*/beepdev.class = class_create(THIS_MODULE, BEEP_NAME);if(IS_ERR(beepdev.class)){goto del_cdev;}/*创建设备*/beepdev.device = device_create(beepdev.class, NULL, beepdev.devid, NULL, BEEP_NAME);if(IS_ERR(beepdev.device)){goto destroy_class;}return 0;destroy_class:class_destroy(beepdev.class);
del_cdev:cdev_del(&beepdev.cdev);
del_unregister:unregister_chrdev_region(beepdev.devid, BEEP_CNT);
free_gpio:gpio_free(beepdev.beep_gpio);return -EIO;
}/*
* @description : 驱动出口函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
static void __exit beep_exit(void)
{/*注销字符设备驱动*/cdev_del(&beepdev.cdev);/* 删除 cdev */unregister_chrdev_region(beepdev.devid, BEEP_CNT);device_destroy(beepdev.class, beepdev.devid);class_destroy(beepdev.class);gpio_free(beepdev.beep_gpio);        /*释放GPIO*/
}module_init(beep_init);
module_exit(beep_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Amonter");
MODULE_INFO(intree, "Y");

与之前的LED驱动很相似，在这里取消了设备号申请阶段的判断，直接让系统分配设备号。

3.测试程序编写

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>#define BEEP_ON 1
#define BEEP_OFF 0int main(int argc, char *argv[])
{int fd, retvalue;char *filename;unsigned char databuf[1];if(argc != 3){printf("Error Usage!\r\n");return -1;}filename = argv[1];/*打开LED驱动*/fd = open(filename, O_RDWR);if(fd < 0){printf("file %s open failed!\r\n");return -1;}databuf[0] = atoi(argv[2]);/*向/dev/beep文件写入数据*/retvalue = write(fd, databuf, sizeof(databuf));if(retvalue < 0){printf("beep control failed!\r\n");return -1;}retvalue = close(fd);if(retvalue < 0){printf("file %s close failed!\r\n", filename);return -1;}return 0;
}

与之前的LED测试程序也差不多，主要是对beep节点进行操作。

二、编译及运行测试

使用Makefile编译beepgpio.c驱动文件，内容可以使用之前的LED驱动的Makefile，修改一下目标文件即可。
beep_test.c测试程序使用交叉编译工具编译，将得到的gpiobeep.ko和beep_test可执行文件放到nfs的/lib/modules/5.4.31目录下，启动开发板。