PWM介绍
专栏总目录PWM是脉宽调制（Pulse Width Modulation）的缩写。它是一种用于控制电子设备的技术，通过改变电信号的脉冲宽度来实现对设备的控制。PWM基本概念
PWM信号由一个固定频率的周期性脉冲序列组成，每个脉冲的宽度（持续时间）可以根据需要进行调节。调节脉冲宽度的比例可以改变平均电压或电流的大小，从而实现对设备的控制。
(资料图片仅供参考)
当谈论PWM时，以下三个关键术语经常被提及：
频率（Frequency）：PWM信号的频率是指每秒钟内脉冲的数量。
周期（Period）：PWM信号的周期是指一个完整脉冲序列所花费的时间。它是频率的倒数，以秒为单位表示。周期可以通过将频率的倒数计算得到，例如，一个10kHz的PWM信号的周期为0.1毫秒（100微秒）。
占空比（Duty Cycle）：占空比是指PWM信号中脉冲宽度与周期之间的比例关系。它表示了脉冲在一个周期中所占据的时间比例，通常以百分比表示。占空比为0%意味着脉冲不存在（完全低电平），而占空比为100%表示脉冲持续时间占据了整个周期（完全高电平）。在实际应用中，占空比可以在0%到100%之间任意调整，以实现所需的控制效果。
PWM驱动
pwm驱动是一个通用的驱动，SOC厂家都会在SDK里面默认打开
驱动文件
驱动文件所在位置：
drivers/pwm/pwm-rockchip.c
默认SDK已经加载好了PWM的驱动，下文我们主要注意PWM怎么使用
DTS 节点配置
DTS 配置参考文档
Documentation/devicetree/bindings/pwm/pwm.txt
以下为一个例子的示例
Node name { compatible = "Driver matching character"; pwms = < &pwmX 0 25000 0 >; }; &pwmX { status = "okay"; pinctrl-names = "active"; pinctrl-0 = < &pwmX_pin_pull_down >; };
pwms的几个参数说明如下：
参数 1，表示 index (per-chip index of the PWM to request)，一般是 0，因为我们 Rockchip PWM 每个chip 只有一个。
参数 2，表示 PWM 输出波形的时间周期，单位是 ns；例如下面配置的 25000 就是表示想要得到的
PWM 输出周期是 40K 赫兹。
参数 3，表示极性，为可选参数；下面例子中的配置为负极性。
PWM使用
PWM 提供了用户层的接口，在 /sys/class/pwm/ 节点下面，PWM 驱动加载成功后，会在/sys/class/pwm/ 目录下产生 pwmchip0 目录；向 export 文件写入 0，就是打开 pwm 定时器0，会产生一个 pwm0 目录，相反的往 unexport 写入 0 就会关闭 pwm 定时器了，同时 pwm0 目录会
被删除,该目录下有以下几个文件：
enable：写入 1 使能 pwm，写入 0 关闭 pwm；
polarity：有 normal 或 inversed两个参数选择，表示输出引脚电平翻转；
duty_cycle：在 normal 模式下，表示一个周期内高电平持续的时间（单位：纳秒），在
reversed 模式下，表示一个周期中低电平持续的时间（单位：纳秒)；
period：表示 pwm 波的周期(单位：纳秒)；
以下是 pwmchip0 的例子，设置 pwm0 输出频率 100K，占空比 50%, 极性为正极性：
cd /sys/class/pwm/pwmchip0/echo 0 > exportcd pwm0echo 10000 > periodecho 5000 > duty_cycleecho normal > polarityecho 1 > enable
PWM应用实例
通常电子设备中应用pwm是比较常见的，比如风扇电机控制，电视背光控制， LED 照明调光、电动工具马达控制、汽车加热器等领域。
这里简单介绍一下pwm控制LED灯实现呼吸灯效果。
呼吸灯需要灯的驱动与PWM的驱动结合，两个驱动之间传递数据，我们可以在驱动中调用其他的驱动。
led是我需要的设备，这个设备用到了pwm，而pwm是用默认的驱动。
硬件上我们在开发板找到具有pwm功能的引脚
设备树的修改如下：
/{breathing_light {compatible = "lhd,breathing_light_test";backlight {pwms = < &pwm8 0 25000 0 >;pwm-names = "breathing_light"; };};};&pwm8 {status = "okay";};
写一个驱动。内部在使用PWM子系统。形成了包含驱动的驱动。
示例代码
驱动程序
#include < linux/init.h >#include < linux/module.h >#include < linux/fs.h >#include < linux/cdev.h >#include < linux/uaccess.h >#include < linux/types.h >#include < linux/kernel.h >#include < linux/delay.h >#include < linux/ide.h >#include < linux/errno.h >#include < linux/gpio.h >//#include < asm/mach/map.h >#include < linux/of.h >#include < linux/of_address.h >#include < linux/of_gpio.h >#include < asm/io.h >#include < linux/device.h >#include < linux/platform_device.h >#include < linux/pwm.h >#define RED_LED_DTS_COMPATIBLE "lhd,breathing_light_test" /* 设备树节点匹配属性 */#define LED_PWM_CMD_SET_DUTY 0x01#define LED_PWM_CMD_SET_PERIOD 0x02#define LED_PWM_CMD_SET_BOTH 0x03#define LED_PWM_CMD_ENABLE 0x04#define LED_PWM_CMD_DISABLE 0x05struct led_pwm_param{ int duty_ns; int period_ns;};struct red_led_dev { dev_t dev_no; struct cdev chrdev; struct class *led_class; struct device_node *dev_node; struct pwm_device *red_led_pwm;};static struct led_pwm_param led_pwm;static struct red_led_dev led_dev;static int red_led_drv_open (struct inode *node, struct file *file){ int ret = 0; //pwm_set_periodnnn(led_dev.red_led_pwm, PWM_POLARITY_INVERSED);//设置PWM信号的极性pwm_enable(led_dev.red_led_pwm);//启用指定PWM设备，使其开始输出PWM信号。 printk("red_led_pwm open"); return ret;}static ssize_t red_led_drv_write (struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset){ int err; if (size != sizeof(led_pwm)) return -EINVAL;err = copy_from_user(&led_pwm, buf, size); if (err > 0) return -EFAULT;pwm_config(led_dev.red_led_pwm, led_pwm.duty_ns, led_pwm.period_ns);//配置PWM设备的基本参数，如频率、占空比等。 printk("red_led_pwm write");return 1;}static long drv_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg){ int ret = 0; void __user *my_user_space = (void __user *)arg; switch (cmd) { case LED_PWM_CMD_SET_DUTY: ret = copy_from_user(&led_pwm.duty_ns, my_user_space, sizeof(led_pwm.duty_ns)); if (ret > 0) return -EFAULT; pwm_config(led_dev.red_led_pwm, led_pwm.duty_ns, led_pwm.period_ns); break; case LED_PWM_CMD_SET_PERIOD: ret = copy_from_user(&led_pwm.period_ns, my_user_space, sizeof(led_pwm.period_ns)); if (ret > 0) return -EFAULT; pwm_config(led_dev.red_led_pwm, led_pwm.duty_ns, led_pwm.period_ns); break; case LED_PWM_CMD_SET_BOTH: ret = copy_from_user(&led_pwm, my_user_space, sizeof(led_pwm)); if (ret > 0) return -EFAULT; pwm_config(led_dev.red_led_pwm, led_pwm.duty_ns, led_pwm.period_ns); break; case LED_PWM_CMD_ENABLE: pwm_enable(led_dev.red_led_pwm); break; case LED_PWM_CMD_DISABLE: pwm_disable(led_dev.red_led_pwm); break; } return 0;}static int red_led_drv_release(struct inode *node, struct file *filp){ int ret = 0; pwm_config(led_dev.red_led_pwm, 0, 5000);//配置PWM设备的基本参数，如频率、占空比等。 printk("led pwm dev close");// pwm_disable(led_dev.red_led_pwm); return ret;}static struct file_operations red_led_drv = {.owner = THIS_MODULE,.open = red_led_drv_open,.write = red_led_drv_write, .unlocked_ioctl = drv_ioctl, .release = red_led_drv_release,};/*设备树的匹配列表 */static struct of_device_id dts_match_table[] = { {.compatible = RED_LED_DTS_COMPATIBLE, }, {}, };static int led_red_driver_probe(struct platform_device *pdev){ int err; int ret; struct device *tdev; struct device_node *child; tdev = &pdev- >dev; child = of_get_next_child(tdev- >of_node, NULL); /* 获取设备树子节点 */if (!child) { return -EINVAL; } led_dev.red_led_pwm = devm_of_pwm_get(tdev, child, NULL); /* 从子节点中获取PWM设备，设备树获取这个设备就可以了 */ if (IS_ERR(led_dev.red_led_pwm)) { printk(KERN_ERR"can"t get breathing_light!!"); return -EFAULT; } ret = alloc_chrdev_region(&led_dev.dev_no, 0, 1, "breathing_light");//动态分配字符设备的主设备号if (ret < 0) {pr_err("Error: failed to register mbochs_dev, err: %d", ret);return ret;}cdev_init(&led_dev.chrdev, &red_led_drv);//初始化字符设备结构体cdevcdev_add(&led_dev.chrdev, led_dev.dev_no, 1);//将已经初始化的字符设备结构体cdev添加到系统中 led_dev.led_class = class_create(THIS_MODULE, "breathing_light");//创建一个设备类（device class）并注册到内核中err = PTR_ERR(led_dev.led_class);if (IS_ERR(led_dev.led_class)) { goto failed1;} tdev = device_create(led_dev.led_class , NULL, led_dev.dev_no, NULL, "breathing_light"); //创建一个设备实例并注册到设备类中 if (IS_ERR(tdev)) { ret = -EINVAL;goto failed2;} printk(KERN_INFO"%s %s line %d", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); return 0;failed2: device_destroy(led_dev.led_class, led_dev.dev_no); class_destroy(led_dev.led_class);failed1: cdev_del(&led_dev.chrdev);unregister_chrdev_region(led_dev.dev_no, 1); return ret;}int led_red_driver_remove(struct platform_device *dev){ // pwm_disable(led_dev.red_led_pwm); // pwm_free(led_dev.red_led_pwm); printk(KERN_INFO"driver remove %s %s line %d", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); device_destroy(led_dev.led_class, led_dev.dev_no);class_destroy(led_dev.led_class);unregister_chrdev_region(led_dev.dev_no, 1); cdev_del(&led_dev.chrdev); return 0;}static struct platform_driver red_led_platform_driver = { .probe = led_red_driver_probe, .remove = led_red_driver_remove, .driver = { .name = "lhd,breathing_light_test", .owner = THIS_MODULE, .of_match_table = dts_match_table, //通过设备树匹配 },};module_platform_driver(red_led_platform_driver);MODULE_AUTHOR("LHD");MODULE_LICENSE("GPL");
将上述驱动编译为ko文件然后push进3588开发板里面
应用层程序
#include "stdio.h"#include < sys/types.h >#include < sys/stat.h >#include < fcntl.h >#include < unistd.h >#include < stdio.h >#include < string.h >#include < sys/ioctl.h >#include < poll.h >#include < stdint.h >#define DEV_NAME "/dev/breathing_light"#define LED_PWM_CMD_SET_DUTY 0x01#define LED_PWM_CMD_SET_PERIOD 0x02#define LED_PWM_CMD_SET_BOTH 0x03#define LED_PWM_CMD_ENABLE 0x04#define LED_PWM_CMD_DISABLE 0x05struct led_pwm_param { int duty_ns; int period_ns;};void sleep_ms(unsigned int ms){ struct timeval delay;delay.tv_sec = 0;delay.tv_usec = ms * 1000; select(0, NULL, NULL, NULL, &delay);}int main(int argc, char **argv){ int fd; int ret; /* 2. 打开文件 */fd = open(DEV_NAME, O_RDWR | O_NONBLOCK); // | O_NONBLOCKif (fd < 0){printf("can not open file %s, %d", DEV_NAME, fd);return -1;} int buf = 3;struct led_pwm_param led_pwm;led_pwm.duty_ns = 500;led_pwm.period_ns = 5000; write(fd, &led_pwm, sizeof(led_pwm)); sleep_ms(3000);while(1){if(led_pwm.duty_ns<=500){while(led_pwm.duty_ns< led_pwm.period_ns){ioctl(fd, LED_PWM_CMD_SET_DUTY, &led_pwm.duty_ns);sleep_ms(50);led_pwm.duty_ns += 300;}}else{while(led_pwm.duty_ns > 500){ioctl(fd, LED_PWM_CMD_SET_DUTY, &led_pwm.duty_ns);sleep_ms(50);led_pwm.duty_ns -= 300;}}}close(fd); return 0;}
使用3588自带的编译器将用户程序编译进开发板
prebuilts/gcc/linux-x86/aarch64/gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-aarch64-none-linux-gnu/bin/aarch64-none-linux-gnu-gcc apptest_breathing_light_.c -o testpwm
adb push path/testpwm /userdata
chmod 777 testpwm
./testpwm
最后可以看到灯明灭交替的效果
审核编辑：汤梓红
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