Buzzer: различия между версиями
Fizikdaos (обсуждение | вклад) |
Fizikdaos (обсуждение | вклад) |
||
Строка 1: | Строка 1: | ||
{{DISPLAYTITLE:Зуммер (звуковой излучатель)}} | {{DISPLAYTITLE:Зуммер (звуковой излучатель)}} | ||
Все контроллеры Wiren Board имеют на борту Зуммер (звуковой излучатель). Зуммер питается от 5В и управляется ножкой gpio процессора в режиме ШИМ. Управлять зуммером можно через sysfs-интерфейс ядра и различное ПО поверх него. Сейчас реализовано управление из web-интерфейса, движка правил wb-rules и python. | Все контроллеры Wiren Board имеют на борту Зуммер (звуковой излучатель). Зуммер питается от 5В и управляется ножкой gpio процессора в режиме ШИМ. Управлять зуммером можно через sysfs-интерфейс ядра и различное ПО поверх него. Сейчас реализовано управление из web-интерфейса, движка правил wb-rules и python. | ||
==Управление из web-интерфейса==<!--T:14--> | ==Управление из web-интерфейса==<!--T:14--> | ||
Строка 101: | Строка 53: | ||
</syntaxhighlight> | </syntaxhighlight> | ||
Поддерживаются все настройки sysfs-интерфейса (пересчёт нужно проводить вручную; см [[#О ШИМ и пересчёт параметров|раздел о пересчёте]]). | Поддерживаются все настройки sysfs-интерфейса (пересчёт нужно проводить вручную; см [[#О ШИМ и пересчёт параметров|раздел о пересчёте]]). | ||
==Низкоуровневая работа==<!--T:5--> | |||
===О ШИМ и пересчёт параметров===<!--T:2--> | |||
[[Файл:Duty_cycle.gif|440px|thumb|right|Duty cycle управляет яркостью светодиодов / громкостью Зуммерa]] | |||
ШИМ (PWM) - это распространённый способ управления мощностью, подаваемой к нагрузке. | |||
<!--T:3--> | |||
В контексте управления зуммером, нас интересуют 2 параметра PWM: | |||
*Коэффициент заполнения (duty cycle) - влияет на громкость звука. Обычно, считается в процентном соотношении от периода сигнала. | |||
*Частота PWM (frequency) - влияет на высоту звука (чем выше частота, тем выше и звук). Единица, обратная периоду сигнала. | |||
<!--T:4--> | |||
Ядро Linux предоставляет интерфейс sysfs для pwm, который принимает частоту pwm и duty cycle в '''наносекундах (10<sup>-9</sup>С)'''! Поэтому, для низкоуровневого управления Buzzer'ом нужно производить пересчёт желаемой частоты из kHz в период в наносекундах по формуле: | |||
<b> | |||
T(ns) = 1 000 000 / f(kHz) | |||
</b> | |||
===Номер pwm-порта для sysfs===<!--T:6--> | |||
<!--T:7--> | |||
Ножка gpio настраивается, как выход PWM в dts ядра linux. Подробнее можно посмотреть [[https://github.com/wirenboard/linux/blob/ef2d87e222b365848fe7262c022ca887b6449432/arch/arm/boot/dts/imx6ul-wirenboard61.dts#L495 на нашем github]]. | |||
<!--T:8--> | |||
*Для контроллеров WB6.X.X номер порта = 0,(для всех контроллеров до WB6.X.X номер порта = 2) | |||
*Номер порта можно узнать, выполнив команду <syntaxhighlight lang="bash">echo $WB_PWM_BUZZER</syntaxhighlight> | |||
Во всех примерах далее будем считать, что номер pwm-порта = 0. | |||
===Работа из sysfs===<!--T:9--> | |||
<!--T:10--> | |||
Для работы c pwm через sysfs нужно: | |||
#Экспортировать порт <syntaxhighlight lang="bash">echo 0 > /sys/class/pwm/pwmchip0/export</syntaxhighlight>После этого появляется директория /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0 | |||
#Записать период pwm в наносекундах <syntaxhighlight lang="bash">echo 250000 > /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0/period # устанавливаем период в 250 000 нс, т.е. в 250мкс, что соответствует частоте 4кГц</syntaxhighlight> | |||
#Записать громкость (пересчитав из duty-cycle) <syntaxhighlight lang="bash">echo 125000 > /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0/duty_cycle # максимальная громкость достигается при duty_cycle = period / 2 => устанавливаем duty_cycle в 125 000 нс</syntaxhighlight> | |||
#Включить выход PWM <syntaxhighlight lang="bash">echo 1 > /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0/enable</syntaxhighlight> | |||
<!--T:11--> | |||
Для выключения зуммера, нужно записать 0: <syntaxhighlight lang="bash">echo 0 > /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0/enable</syntaxhighlight> | |||
<!--T:12--> | |||
[https://github.com/contactless/wirenboard/tree/master/examples/beeper '''Пример bash-скрипта для работы с pwm'''] | |||
<!--T:13--> | |||
Установка периода в наносекундах. Пересчёт из частоты (в килогерцах) в период (в наносекундах) производится по формуле: | |||
<b> | |||
T(ns) = 1 000 000 / f(kHz) | |||
</b> |
Версия 19:30, 20 августа 2020
Все контроллеры Wiren Board имеют на борту Зуммер (звуковой излучатель). Зуммер питается от 5В и управляется ножкой gpio процессора в режиме ШИМ. Управлять зуммером можно через sysfs-интерфейс ядра и различное ПО поверх него. Сейчас реализовано управление из web-интерфейса, движка правил wb-rules и python.
Управление из web-интерфейса
В web-интрефейсе контроллера управление зуммером доступно во вкладке "Devices". От параметра "frequency" зависит высота звука. Параметры сохраняются при перезагрузке контроллера.
Управление из движка правил
Управление зуммером, выведенное в web-интерфейс - это виртуальное устройство, созданное системным правилом wb-rules при старте контроллера. Исходный код правила доступен на нашем github.
О том, для чего нужны виртуальные устройства можно узнать подробнее в описании движка правил.
Системное правило внутри реализует пересчёт тональности и громкости (см раздел о пересчёте) и работу с pwm через sysfs (см соответствующий раздел). Наружу пользователю доступно устройство "buzzer", имеющее несколько mqtt-контролов:
Device | Control | Тип | Максимальное значение | Описание |
---|---|---|---|---|
buzzer | frequency | range | 7000 | высота звука |
volume | range | 100 | громкость, % | |
enabled | switch | включение/отключение |
Контролы устройста можно использовать в собственных правилах. Подробнее о структуре mqtt-топиков виртуальных и физических устройств можно узнать из нашей mqtt-конвенции.
Управление из python
На контроллерах Wiren Board работать с зуммером можно из python с помощью модуля beeper из пакета wb_common. Это обёртка вокруг интерфейса sysfs. Модуль предустановлен на все контроллеры в составе deb-пакета python-wb-common. Исходный код доступен на нашем github.
Пример работы из python:
from wb_common import beeper
beeper.beep(0.5, 2)
Поддерживаются все настройки sysfs-интерфейса (пересчёт нужно проводить вручную; см раздел о пересчёте).
Низкоуровневая работа
О ШИМ и пересчёт параметров
ШИМ (PWM) - это распространённый способ управления мощностью, подаваемой к нагрузке.
В контексте управления зуммером, нас интересуют 2 параметра PWM:
- Коэффициент заполнения (duty cycle) - влияет на громкость звука. Обычно, считается в процентном соотношении от периода сигнала.
- Частота PWM (frequency) - влияет на высоту звука (чем выше частота, тем выше и звук). Единица, обратная периоду сигнала.
Ядро Linux предоставляет интерфейс sysfs для pwm, который принимает частоту pwm и duty cycle в наносекундах (10-9С)! Поэтому, для низкоуровневого управления Buzzer'ом нужно производить пересчёт желаемой частоты из kHz в период в наносекундах по формуле: T(ns) = 1 000 000 / f(kHz)
Номер pwm-порта для sysfs
Ножка gpio настраивается, как выход PWM в dts ядра linux. Подробнее можно посмотреть [на нашем github].
- Для контроллеров WB6.X.X номер порта = 0,(для всех контроллеров до WB6.X.X номер порта = 2)
- Номер порта можно узнать, выполнив команду
echo $WB_PWM_BUZZER
Во всех примерах далее будем считать, что номер pwm-порта = 0.
Работа из sysfs
Для работы c pwm через sysfs нужно:
- Экспортировать порт После этого появляется директория /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0
echo 0 > /sys/class/pwm/pwmchip0/export
- Записать период pwm в наносекундах
echo 250000 > /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0/period # устанавливаем период в 250 000 нс, т.е. в 250мкс, что соответствует частоте 4кГц
- Записать громкость (пересчитав из duty-cycle)
echo 125000 > /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0/duty_cycle # максимальная громкость достигается при duty_cycle = period / 2 => устанавливаем duty_cycle в 125 000 нс
- Включить выход PWM
echo 1 > /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0/enable
Для выключения зуммера, нужно записать 0:
echo 0 > /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0/enable
Пример bash-скрипта для работы с pwm
Установка периода в наносекундах. Пересчёт из частоты (в килогерцах) в период (в наносекундах) производится по формуле: T(ns) = 1 000 000 / f(kHz)