Matrix - Buzzer/zh

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English

1 介绍

Buzzer
  • 模块Matrix-Buzzer是一个无源蜂鸣器。它内部不带震荡源，所以如果用直流信号无法令其鸣叫，必须用2K~5K的方波去驱动它。
  • 广泛应用于计算机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、定时器等电子产品中作发声器件。

2 特性

  • 使用标准的3 PIN接口
  • 尺寸为 16x24mm
  • PCB尺寸（mm）：16x24

无源蜂鸣器PCB

  • 引脚说明:
名称 描述
V 电源5V
G 地
S 输入，接PWM

3 工作原理

无源蜂鸣器没有内部驱动电路，因此无源蜂鸣器工作的理想信号是方波。如果给预直流信号蜂鸣器是不响应的，因为磁路恒定，钼片不能振动发音。所以GPIO驱动无源蜂鸣器需要把GPIO的值拉高以后再拉低来产生振荡，而振荡的频率由GPIO从高拉低之间的时间决定，可以通过改变这个时间使无源蜂鸣器发出频率不同的声音。

4 下载Matrix源码

Matrix配件相关的代码是完全开源的，统一由一个仓库进行管理：https://github.com/friendlyarm/matrix.git
该仓库里不同的分支代表着Matrix配件所支持的不同开发板。

  • nanopi分支用于支持NanoPi；
  • nanopi2分支用于支持NanoPi 2；
  • tiny4412分支用于支持Tiny4412；
  • raspberrypi分支用于支持RaspberryPi；

在主机PC上安装git，以Ubuntu14.04为例 

$ sudo apt-get install git

克隆Matrix配件代码仓库 

$ git clone https://github.com/friendlyarm/matrix.git

克隆完成后会得到一个名为matrix的目录，里面存放着所有Matrix配件的代码。

5 与NanoPi 2连接使用

5.1 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-Buzzer和NanoPi 2：
Matrix-Buzzer_nanopi_2

连接说明：

Matrix-Buzzer NanoPi 2
G Pin6
V Pin4
S Pin22

5.2 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到nanopi2分支 

$ cd matrix
$ git checkout nanopi2

编译Matrix配件代码 

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi 2配套的arm-linux-gcc.4.8.5。
编译成功后库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-Buzzer对应的测试程序为matrix-buzzer。
硬件驱动模块位于modules目录下，对应的驱动源码都包含在在NanoPi 2的Linux内核仓库里：https://github.com/friendlyarm/linux-3.4.y.git

5.3 运行测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令将Matrix的硬件驱动、库文件和测试程序拷贝到NanoPi 2的文件系统上。

$ cp modules /media/rootfs/ -r
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d
$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/

将SD卡重新插入NanoPi 2，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令加载硬件驱动。

$ cd /modules
$ insmod matrix_pwm.ko

运行模块Matrix-Buzzer的测试程序。

$ matrix-buzzer

运行效果如下：
matrix-buzzer_result
可以听到蜂鸣器在响，默认输出的PWM频率为1KHz，占用比为50%。

5.4 代码展示

int main(int argc, char ** argv)
{
    int pin = PWM0;
    int Hz;
    int duty;
 
    if (argc == 4) {
        if (parseCmd(argc, argv, &pin, &Hz, &duty) == -1) {
            return -1;
        }
    } else {
        Hz = 1000;
        duty = 500;
        printf("Usage:%s PWM[0~2] freq duty[0~1000]\n", argv[0]);
        printf("Using default config: pin=PWM0 freq=%dHz duty=%d\n", Hz, duty);
    }
 
    if (PWMPlay(pin, Hz, duty) == -1) {
        printf("Fail to output PWM\n");
    }  
    printf("Press enter to stop PWM\n");
    getchar();
    PWMStop(pin);
    printf("Stopped PWM\n");
    return 0;
}

6 与NanoPi M2连接使用

6.1 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-Buzzer和NanoPi M2：
Matrix-Buzzer_nanopi_M2

连接说明：

Matrix-Buzzer NanoPi M2
G Pin6
V Pin4
S Pin12

6.2 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到nanopi_M2分支 

$ cd matrix
$ git checkout nanopi_M2

编译Matrix配件代码 

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi 2配套的arm-linux-gcc.4.8.5。
编译成功后库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-Buzzer对应的测试程序为matrix-buzzer。
硬件驱动模块位于modules目录下，对应的驱动源码都包含在在NanoPi 2的Linux内核仓库里：https://github.com/friendlyarm/linux-3.4.y.git

6.3 运行测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令将Matrix的硬件驱动、库文件和测试程序拷贝到NanoPi M2的文件系统上。

$ cp modules /media/rootfs/ -r
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d
$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/

将SD卡重新插入NanoPi M2，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令加载硬件驱动。

$ cd /modules
$ insmod matrix_pwm.ko

运行模块Matrix-Buzzer的测试程序。

$ matrix-buzzer

运行效果如下：
matrix-buzzer_result
可以听到蜂鸣器在响，默认输出的PWM频率为1KHz，占用比为50%。

6.4 代码展示

int main(int argc, char ** argv)
{
    int pin = PWM0;
    int Hz;
    int duty;
 
    if (argc == 4) {
        if (parseCmd(argc, argv, &pin, &Hz, &duty) == -1) {
            return -1;
        }
    } else {
        Hz = 1000;
        duty = 500;
        printf("Usage:%s PWM[0~2] freq duty[0~1000]\n", argv[0]);
        printf("Using default config: pin=PWM0 freq=%dHz duty=%d\n", Hz, duty);
    }
 
    if (PWMPlay(pin, Hz, duty) == -1) {
        printf("Fail to output PWM\n");
    }  
    printf("Press enter to stop PWM\n");
    getchar();
    PWMStop(pin);
    printf("Stopped PWM\n");
    return 0;
}

7 与NanoPi M2连接使用

7.1 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-Buzzer和NanoPi M2：
Matrix-Buzzer_nanopi_M2

连接说明：

Matrix-Buzzer NanoPi M2
G Pin6
V Pin4
S Pin12

7.2 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到nanopi M2分支 

$ cd matrix
$ git checkout nanopi_M2

编译Matrix配件代码 

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi M2配套的arm-linux-gcc.4.8.5。
编译成功后库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-Buzzer对应的测试程序为matrix-buzzer。
硬件驱动模块位于modules目录下，对应的驱动源码都包含在在NanoPi 2的Linux内核仓库里：https://github.com/friendlyarm/linux-3.4.y.git

7.3 运行测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令将Matrix的硬件驱动、库文件和测试程序拷贝到NanoPi 2的文件系统上。

$ cp modules /media/rootfs/ -r
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d
$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/

将SD卡重新插入NanoPi 2，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令加载硬件驱动。

$ cd /modules
$ insmod matrix_pwm.ko

运行模块Matrix-Buzzer的测试程序。

$ matrix-buzzer

运行效果如下：
matrix-buzzer_result
可以听到蜂鸣器在响，默认输出的PWM频率为1KHz，占用比为50%。

7.4 代码展示

int main(int argc, char ** argv)
{
    int pin = PWM0;
    int Hz;
    int duty;
 
    if (argc == 4) {
        if (parseCmd(argc, argv, &pin, &Hz, &duty) == -1) {
            return -1;
        }
    } else {
        Hz = 1000;
        duty = 500;
        printf("Usage:%s PWM[0~2] freq duty[0~1000]\n", argv[0]);
        printf("Using default config: pin=PWM0 freq=%dHz duty=%d\n", Hz, duty);
    }
 
    if (PWMPlay(pin, Hz, duty) == -1) {
        printf("Fail to output PWM\n");
    }  
    printf("Press enter to stop PWM\n");
    getchar();
    PWMStop(pin);
    printf("Stopped PWM\n");
    return 0;
}

8 与NanoPi连接使用

8.1 准备工作

在NanoPi上运行Debian系统，然后在主机PC上安装并使用相应的编译器，参考wiki: NanoPi & How to Build the Compiling Environment。
注意: 只有使用nanopi-v4.1.y-matrix分支编译出来的内核才能配合Matrix配件正常工作。
下载NanoPi内核源代码并编译: 

$ git clone https://github.com/friendlyarm/linux-4.x.y.git
$ cd linux-4.x.y
$ git checkout nanopi-v4.1.y-matrix
$ make nanopi_defconfig
$ touch .scmversion
$ make

编译好后的zImage位于内核源码arch/arm/boot/目录下，把该zImage替换掉NanoPi烧写文件sd-fuse_nanopi/prebuilt下的zImage，重新制作SD卡即可。

8.2 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-Buzzer和NanoPi：
matrix-buzzer_nanopi

连接说明：

Matrix-Buzzer NanoPi
G Pin6
V Pin4
S Pin22

8.3 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到nanopi分支 

$ cd matrix
$ git checkout nanopi

编译Matrix配件代码 

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi-Debian配套的arm-linux-gcc-4.4.3。
编译出来的库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-Buzzer对应的测试程序为matrix-buzzer。

8.4 运行测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令可将Matrix的所有库文件和测试程序拷贝到NanoPi的文件系统上。

$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d

将SD卡重新插入NanoPi，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-Buzzer的测试程序。

$ matrix-buzzer

8.5 代码展示

int main(int argc, char ** argv)
{
    int pin = PWM_PIN1;
    int Hz;
    int duty;
 
    if (argc == 4) {
        if (parseCmd(argc, argv, &pin, &Hz, &duty) == -1) {
            return -1;
        }
    } else {
        Hz = 1000;
        duty = 500;
        printf("Usage:%s PWM[0~1] freq duty[0~1000]\n", argv[0]);
        printf("Using default config: pin=PWM0 freq=%dHz duty=%d\n", Hz, duty);
    }
 
    if (PWMPlay(pin, Hz, duty) == -1) {
        printf("Fail to output PWM\n");
    }  
    printf("Press enter to stop PWM\n");
    getchar();
    PWMStop(pin);
    printf("Stopped PWM\n");
    return 0;
}

9 与Tiny4412连接使用

9.1 准备工作

参考Tiny4412光盘里的《友善之臂Ubuntu使用手册》，在Tiny4412上运行UbuntuCore系统，然后在主机PC上安装并使用相应的编译器。
注意：只能使用Tiny4412SDK-1506的底板。

9.2 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-Buzzer和Tiny4412：
matrix-buzzer_tiny4412

连接说明：

Matrix-Buzzer Tiny4412
G GPIO1 GND
V GPIO1 5V
S GPIO11 S

9.3 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到tiny4412分支 

$ cd matrix
$ git checkout tiny4412

编译Matrix配件代码 

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为Tiny4412-UbuntuCore配套的arm-linux-gnueabihf-gcc-4.7.3。
编译出来的库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-Buzzer对应的测试程序为matrix-buzzer。

9.4 运行测试程序

将带有UbuntuCore系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令可将Matrix的所有库文件和测试程序拷贝到Tiny4412的文件系统上。

$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d

将SD卡重新插入Tiny4412，上电启动，在UbuntuCore的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-Buzzer的测试程序。

$ matrix-buzzer

9.5 代码展示

int main(int argc, char ** argv)
{
    int pin = PWM_PIN1;
    int Hz;
    int duty;
 
    if (argc == 4) {
        if (parseCmd(argc, argv, &pin, &Hz, &duty) == -1) {
            return -1;
        }
    } else {
        Hz = 1000;
        duty = 500;
        printf("Usage:%s PWM[0~1] freq duty[0~1000]\n", argv[0]);
        printf("Using default config: pin=PWM0 freq=%dHz duty=%d\n", Hz, duty);
    }
 
    if (PWMPlay(pin, Hz, duty) == -1) {
        printf("Fail to output PWM\n");
    }  
    printf("Press enter to stop PWM\n");
    getchar();
    PWMStop(pin);
    printf("Stopped PWM\n");
    return 0;
}

10 与RaspberryPi连接使用

11 与Arduino连接使用

12 相关资料

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