Зуммер (звуковой излучатель)

Материал из Wiren Board
Это утверждённая версия страницы. Она же — наиболее свежая версия.
Другие языки:


Описание

Контроллер Wiren Board имеет 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. Также реализовано управление из веб-интерфейса, движка правил wb-rules и python.

Управление из веб-интерфейса

Управление зуммером

В веб-интерфейсе контроллера управление зуммером доступно во вкладке "Devices". Параметр "Frequency" - частота звука в Гц. "Volume" - громкость (в условных единицах, шкала линейная). Параметры сохраняются при перезагрузке контроллера.

Управление из движка правил

Управление зуммером, выведенное в веб-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 Частота звука
Volume Range 100 Громкость, %
Enabled Switch Включение/отключение

Контролы устройства 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

Duty cycle управляет яркостью светодиодов / громкостью Зуммерa

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:

  1. Экспортировать порт
    echo 0 > /sys/class/pwm/pwmchip0/export
    
    После этого появляется директория /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0
  2. 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
    
  3. 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
    
  4. 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)