Linux驱动开发基础(sr04超声波模块)

2024-08-31 04:04

本文主要是介绍Linux驱动开发基础(sr04超声波模块),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

所学来自百问网

目录

1. SR04 超声波简介

2. 硬件设计

3. 软件设计

4. 示例代码

4.1 驱动代码

4.1.1 轮询模式

4.1.2 中断模式

4.3 应用程序

4.4 Makefile

4.5 实验效果


1. SR04 超声波简介

超声波测距模块是利用超声波来测距。模块先发送超声波,然后接收反射回来的超声波,由反射经历的时间和声音的传播速度340m/s,计算得出距离。

SR04 是一款常见的超声波传感器,模块自动发送8个40KHz的方波,自动检测是否有信号返回,用户只需提供一个触发信号,随后检测回响信号的时间长短即可。

SR04 采用5V电压,静态电流小于2mA,感应角度最大约15度,探测距离约2cm-450cm。

2. 硬件设计

SR04 模块上面有四个引脚,分别为:VCC、Trig、Echo、GND。

* Trig是脉冲触发引脚,即控制该脚让SR04模块开始发送超声波。

* Echo是回响接收引脚,即SR04模块一旦接收到超声波的返回信号则输出回响信号,回响信号的脉冲宽度与所测距离成正比。

3. 软件设计

时序图如下:

① 触发:向Trig(脉冲触发引脚)发出一个大约10us的高电平。

② 发出超声波,接收反射信号:模块就自动发出8个40Khz的超声波,超声波遇到障碍物后反射回来,模块收到返回来的超声波。

③ 回响:模块接收到反射回来的超声波后,Echo引脚输出一个与检测距离成比例的高电平。

4. 示例代码

4.1 驱动代码

4.1.1 轮询模式

#include <linux/module.h>
#include <linux/poll.h>#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/kmod.h>
#include <linux/gfp.h>
#include <linux/gpio/consumer.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/of_irq.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/fcntl.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/workqueue.h>
#include <asm/current.h>
#include <linux/delay.h>
static int major;
static struct class* sr04_class;
static struct gpio_desc *sr04_trig;
static struct gpio_desc *sr04_echo;static ssize_t sr04_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{int us = 0;int err;unsigned long flags;int timeout_us = 1000000; // 超时时间local_irq_save(flags);/* 发送10us高电平    , 测量距离 2cm-450cm */gpiod_set_value(sr04_trig,1);udelay(15);gpiod_set_value(sr04_trig,0);//使用udelay来延时判断引脚电平 等待高电平while(!gpiod_get_value(sr04_echo) && timeout_us){udelay(1); timeout_us--;}if (!timeout_us){local_irq_restore(flags); // 恢复中断return -EAGAIN;}timeout_us = 1000000;while (gpiod_get_value(sr04_echo) && timeout_us){ udelay(1); us++; // 累加时间timeout_us--;}  if (!timeout_us){local_irq_restore(flags); // 恢复中断return -EAGAIN;}local_irq_restore(flags); // 恢复中断err = copy_to_user(buf, &us, 4);if(err < 0){printk("%s %s line %d",__FILE__,__FUNCTION__,__LINE__);return err;}return 4;
}static unsigned int sr04_poll (struct file *file, struct poll_table_struct *wait)
{return 0;
}static struct file_operations sr04_ops = {.owner = THIS_MODULE,.read = sr04_read,.poll = sr04_poll,
};static int sr04_probe(struct platform_device *pdev)
{// 获取硬件资源sr04_trig = gpiod_get(&pdev->dev,"trig",GPIOD_OUT_LOW);sr04_echo = gpiod_get(&pdev->dev,"echo",GPIOD_IN);device_create(sr04_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "sr04");return 0;
}
static int sr04_remove(struct platform_device *pdev)
{device_destroy(sr04_class, MKDEV(major, 0));gpiod_put(sr04_trig);gpiod_put(sr04_echo);return 0;
}static struct of_device_id ask100_sr04[] = 
{{.compatible = "100ask,sr04" },{},
};static struct platform_driver sr04_dri = {.probe = sr04_probe,.remove = sr04_remove,.driver = {.name = "sr04_100ask",.of_match_table = ask100_sr04,},
};static int __init sr04_init(void)
{int err;major = register_chrdev(0,"sr04",&sr04_ops);sr04_class = class_create(THIS_MODULE,"sr04_class");err = platform_driver_register(&sr04_dri);return err;
}static void __exit sr04_exit(void)
{unregister_chrdev(major,"sr04");class_destroy(sr04_class);platform_driver_unregister(&sr04_dri);
}module_init(sr04_init);
module_exit(sr04_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

4.1.2 中断模式

#include <linux/module.h>
#include <linux/poll.h>#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/kmod.h>
#include <linux/gfp.h>
#include <linux/gpio/consumer.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/of_irq.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/fcntl.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/workqueue.h>
#include <asm/current.h>
#include <linux/delay.h>static int major;
static struct class* sr04_class;
static struct gpio_desc *gpio_trig;
static struct gpio_desc *gpio_echo;
static int irq;
static wait_queue_head_t* sr04_wq;
static u64 sr04_data = 0;
static ssize_t sr04_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{int timeout = 0;gpiod_set_value(gpio_trig, 1);udelay(15);gpiod_set_value(gpio_trig, 0);timeout = wait_event_interruptible_timeout(sr04_wq, sr04_data, HZ);if(timeout){copy_to_user(buf,&sr04_data,4);sr04_data = 0;return 4;}else{return -EAGAIN;}
}
static unsigned int sr04_poll (struct file *file, struct poll_table_struct *wait)
{return 0;
}static struct file_operations sr04_fops = {.owner = THIS_MODULE,.read = sr04_read,.poll = sr04_poll,
};// 中断处理函数
static irq_handler_t sr04_isr(int irq, void * dev_id)
{// 获取引脚电平int val = gpiod_get_value(gpio_echo);if(val){sr04_data = ktime_get_ns();}else{sr04_data = ktime_get_ns() - sr04_data;wake_up(&sr04_wq); // 唤醒中断}return IRQ_HANDLED;
}static int sr04_probe(struct platform_device *pdev)
{	gpio_trig = gpiod_get(pdev->dev, "trig", GPIOD_OUT_LOW);gpio_echo = gpiod_get(pdev->dev, "echo", GPIOD_IN);// 申请中断号irq = gpiod_to_irq(gpio_echo);// 申请中断 此处为上下边沿触发request_irq(irq, sr04_isr, IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_TRIGGER_RISING, "sr04", NULL);device_create(sr04_class, NULL,  MKDEV(major, 0), "sr04", NULL);return 0;
}
static int sr04_remove(struct platform_device *pdev)
{gpiod_put(gpio_trig);gpiod_put(gpio_echo);free_irq(irq, NULL); // 释放中断号device_destroy(sr04_class, MKDEV(major, 0));return 0;
}static struct of_device_id ask100_sr04[] = {{ compatible = "100ask,sr04" },{},},static struct platform_driver sr04_dri = {.probe = sr04_probe,.remove = sr04_remove,.driver = {.name = "100ask_sr04",.of_match_table = ask100_sr04,},};static int __init sr04_init(void)
{int err;major = register_chrdev(0, "sr04", &sr04_fops);sr04_class = class_create(THIS_MODULE, "sr04_class");// 初始化中断队列init_waitqueue_head(sr04_wq);err = platform_driver_register(&sr04_dri);return err;
}static void __exit sr04_exit(void)
{unregister_chrdev(major, "sr04");class_destroy(sr04_class);platform_driver_unregister(&sr04_dri);}module_init(sr04_init);
module_exit(sr04_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

4.2 应用程序

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <poll.h>
#include <signal.h>/** ./sr04_test /dev/sr04**/
int main(int argc, char **argv)
{int fd;int us;int i;/* 1. 判断参数 */if (argc != 2) {printf("Usage: %s <dev>\n", argv[0]);return -1;}/* 2. 打开文件 */
//	fd = open(argv[1], O_RDWR | O_NONBLOCK);fd = open(argv[1], O_RDWR);if (fd == -1){printf("can not open file %s\n", argv[1]);return -1;}while (1){if (read(fd, &us, 4) == 4){printf("get us: %d us\n", us);  /* mm */printf("get distance: %d mm\n", us*340/2/1000);  /* mm */}elseprintf("get distance: -1\n");}close(fd);return 0;
}

4.3 Makefile

# 1. 使用不同的开发板内核时, 一定要修改KERN_DIR
# 2. KERN_DIR中的内核要事先配置、编译, 为了能编译内核, 要先设置下列环境变量:
# 2.1 ARCH,          比如: export ARCH=arm64
# 2.2 CROSS_COMPILE, 比如: export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-
# 2.3 PATH,          比如: export PATH=$PATH:/home/book/100ask_roc-rk3399-pc/ToolChain-6.3.1/gcc-linaro-6.3.1-2017.05-x86_64_aarch64-linux-gnu/bin 
# 注意: 不同的开发板不同的编译器上述3个环境变量不一定相同,
#       请参考各开发板的高级用户使用手册KERN_DIR =  /home/book/100ask_imx6ull-sdk/Linux-4.9.88all:make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules $(CROSS_COMPILE)gcc -o sr04_test sr04_test.c
clean:make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules cleanrm -rf modules.order  sr04_test# 参考内核源码drivers/char/ipmi/Makefile
# 要想把a.c, b.c编译成ab.ko, 可以这样指定:
# ab-y := a.o b.o
# obj-m += ab.oobj-m += sr04_drv.o

4.4 实验效果

这篇关于Linux驱动开发基础(sr04超声波模块)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1122834

相关文章

Linux使用fdisk进行磁盘的相关操作

《Linux使用fdisk进行磁盘的相关操作》fdisk命令是Linux中用于管理磁盘分区的强大文本实用程序,这篇文章主要为大家详细介绍了如何使用fdisk进行磁盘的相关操作,需要的可以了解下... 目录简介基本语法示例用法列出所有分区查看指定磁盘的区分管理指定的磁盘进入交互式模式创建一个新的分区删除一个存

Linux使用dd命令来复制和转换数据的操作方法

《Linux使用dd命令来复制和转换数据的操作方法》Linux中的dd命令是一个功能强大的数据复制和转换实用程序,它以较低级别运行,通常用于创建可启动的USB驱动器、克隆磁盘和生成随机数据等任务,本文... 目录简介功能和能力语法常用选项示例用法基础用法创建可启动www.chinasem.cn的 USB 驱动

基于Python开发电脑定时关机工具

《基于Python开发电脑定时关机工具》这篇文章主要为大家详细介绍了如何基于Python开发一个电脑定时关机工具,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 目录1. 简介2. 运行效果3. 相关源码1. 简介这个程序就像一个“忠实的管家”,帮你按时关掉电脑,而且全程不需要你多做

高效管理你的Linux系统: Debian操作系统常用命令指南

《高效管理你的Linux系统:Debian操作系统常用命令指南》在Debian操作系统中,了解和掌握常用命令对于提高工作效率和系统管理至关重要,本文将详细介绍Debian的常用命令,帮助读者更好地使... Debian是一个流行的linux发行版,它以其稳定性、强大的软件包管理和丰富的社区资源而闻名。在使用

Java中的Opencv简介与开发环境部署方法

《Java中的Opencv简介与开发环境部署方法》OpenCV是一个开源的计算机视觉和图像处理库,提供了丰富的图像处理算法和工具,它支持多种图像处理和计算机视觉算法,可以用于物体识别与跟踪、图像分割与... 目录1.Opencv简介Opencv的应用2.Java使用OpenCV进行图像操作opencv安装j

Linux Mint Xia 22.1重磅发布: 重要更新一览

《LinuxMintXia22.1重磅发布:重要更新一览》Beta版LinuxMint“Xia”22.1发布,新版本基于Ubuntu24.04,内核版本为Linux6.8,这... linux Mint 22.1「Xia」正式发布啦!这次更新带来了诸多优化和改进,进一步巩固了 Mint 在 Linux 桌面

LinuxMint怎么安装? Linux Mint22下载安装图文教程

《LinuxMint怎么安装?LinuxMint22下载安装图文教程》LinuxMint22发布以后,有很多新功能,很多朋友想要下载并安装,该怎么操作呢?下面我们就来看看详细安装指南... linux Mint 是一款基于 Ubuntu 的流行发行版,凭借其现代、精致、易于使用的特性,深受小伙伴们所喜爱。对

什么是 Linux Mint? 适合初学者体验的桌面操作系统

《什么是LinuxMint?适合初学者体验的桌面操作系统》今天带你全面了解LinuxMint,包括它的历史、功能、版本以及独特亮点,话不多说,马上开始吧... linux Mint 是一款基于 Ubuntu 和 Debian 的知名发行版,它的用户体验非常友好,深受广大 Linux 爱好者和日常用户的青睐,

Linux(Centos7)安装Mysql/Redis/MinIO方式

《Linux(Centos7)安装Mysql/Redis/MinIO方式》文章总结:介绍了如何安装MySQL和Redis,以及如何配置它们为开机自启,还详细讲解了如何安装MinIO,包括配置Syste... 目录安装mysql安装Redis安装MinIO总结安装Mysql安装Redis搜索Red

多模块的springboot项目发布指定模块的脚本方式

《多模块的springboot项目发布指定模块的脚本方式》该文章主要介绍了如何在多模块的SpringBoot项目中发布指定模块的脚本,作者原先的脚本会清理并编译所有模块,导致发布时间过长,通过简化脚本... 目录多模块的springboot项目发布指定模块的脚本1、不计成本地全部发布2、指定模块发布总结多模