实验六. 基于PWM的无源蜂鸣器控制实验

实验目的

• 了解PWM原理;
• 掌握Android Studio下编写NDK代码，实现蜂鸣器的控制;

实验环境

• 硬件：CBT-EMB-MIP 实验平台,PC机,mini USB数据线;
• 软件： Android Studio 2.2 或更高版本， Android Plugin for Gradle 版本 2.2.0 或更高版本，CMake;

实验内容

• 编写NDK程序，实现对蜂鸣器的控制。

实验原理

• 硬件原理及驱动移植参见Linux光盘中的PWM实验。
• 驱动底层预留接口如下：

int open(const char *pathname, int flags); 
int close(int fildes);
int ioctl(int fd, int step,int delaytime); 
int ioctl(int fd, int PWM_IOCTL_SET_FREQ, int frequency);
int ioctl(int fd, int PWM_IOCTL_STOP);

  通过调节PWM的频率实现声音大小的控制；通过ioctl传递stop参数实现播放/暂停功能。

实验步骤

JNI中间层程序编写

从实验原理相关接口函数介绍，编写buzzer-jni.c代码参考如下：

#include <jni.h>
#include <fcntl.h>  //文件操作相关函数
#include "android/log.h"

static const char *TAG = "libs";
#define LOGI(fmt, args...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO,  TAG, fmt, ##args)
#define LOGD(fmt, args...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, TAG, fmt, ##args)
#define LOGE(fmt, args...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, fmt, ##args)

#define DEVICE_NAME    "/dev/pwm"
#define PWM_IOCTL_SET_FREQ       1
#define PWM_IOCTL_STOP            0
int fd;

JNIEXPORT jboolean JNICALL
Java_cbt_edu_iot_cbt4412_1buzzer_MainActivity_buzzerInit(JNIEnv *env, jclass type) {

    fd = open(DEVICE_NAME, O_RDWR);//打开设备
    if (fd == -1) {
        LOGI("open device %s error \n", DEVICE_NAME);
        return 0;
    }
    else {
        LOGI("open device %s ok! \n", DEVICE_NAME);
        return 1;
    }

}

JNIEXPORT jint JNICALL
Java_cbt_edu_iot_cbt4412_1buzzer_MainActivity_buzzerSet(JNIEnv *env, jclass type, jint frequency) {

    int ret = ioctl(fd, PWM_IOCTL_SET_FREQ, frequency);
    if (ret < 0) {
        LOGI("set the frequency of the buzzer", "");
    }

}

JNIEXPORT jint JNICALL
Java_cbt_edu_iot_cbt4412_1buzzer_MainActivity_buzzerStop(JNIEnv *env, jclass type) {

    int ret = ioctl(fd, PWM_IOCTL_STOP);
    if (ret < 0) {
        LOGI("stop the %s success \n", DEVICE_NAME);
    }
    if (ioctl(fd, 2) < 0) {
        LOGI("ioctl 2:", "");
    }

}

JNIEXPORT jint JNICALL
Java_cbt_edu_iot_cbt4412_1buzzer_MainActivity_buzzerExit(JNIEnv *env, jclass type) {

    if (fd >= 0) {
        ioctl(fd, PWM_IOCTL_STOP);
        if (ioctl(fd, 2) < 0) {
            LOGI("ioctl 2:", "");
        }
        close(fd);
        fd = -1;
    }

}

导入工程源码

1. 打开Android Studio，从菜单栏选择 File > Open。
2. 弹窗中浏览选择光盘src目录下的Gradle工程 CH04_NDK ,点击OK导入。
3. 等待工程构建完成后，在工具栏中的Android App列表中选择本实验例程CH04_06_Buzzer。

演示运行

• 运行前需将蜂鸣器旁边的跳线帽跳到BUZZER位置。

• 平台主板通过miniUSB线连接电脑后，点击 Run 运行程序。

• 点击加载驱动按钮，弹窗请求权限点击授权。之后会在系统中生成字符驱动/dev/pwm。

• 点击右侧打开按钮后即可操作该驱动。点击下方按钮控制其音量加减及播放暂停。如图5.3.1所示：