PWM信号【hào】由一个固定频率的周期性【xìng】脉冲【chōng】序列组成,每个脉【mò】冲【chōng】的宽度(持续时间)可以根【gēn】据需要【yào】进行调节。调节【jiē】脉冲宽度的比例可以改【gǎi】变【biàn】平均电压或【huò】电流的大小,从而实现对设备的控制。
(资料图片)
当谈论PWM时,以下三个关键术语经常被提及:
频【pín】率(Frequency):PWM信号【hào】的频【pín】率是指每秒钟【zhōng】内脉冲的【de】数量。
周期【qī】(Period):PWM信号的周期【qī】是指一个完整脉冲序列所花费【fèi】的时间。它是频率的倒数【shù】,以秒【miǎo】为单位【wèi】表示。周【zhōu】期可以通过【guò】将频率的【de】倒数计算【suàn】得到,例【lì】如,一个10kHz的PWM信号的【de】周期为0.1毫秒(100微秒)。
占【zhàn】空比【bǐ】(Duty Cycle):占【zhàn】空【kōng】比是指PWM信号【hào】中脉冲【chōng】宽度与周期之间的比【bǐ】例关系。它表示【shì】了脉冲在一个周期【qī】中所占据的时间比例,通常以百分比表示。占空【kōng】比为0%意【yì】味【wèi】着脉【mò】冲不存【cún】在【zài】(完全低电平),而【ér】占空比为100%表示脉冲持【chí】续时间占据了整个周【zhōu】期(完全高电【diàn】平【píng】)。在实际应用中,占空比【bǐ】可以在0%到100%之间任意调整,以【yǐ】实现所需的控制效果【guǒ】。
pwm驱动是【shì】一个通用【yòng】的驱动,SOC厂家都会在【zài】SDK里面默认【rèn】打【dǎ】开
驱动文件所在位置:
drivers/pwm/pwm-rockchip.c
默【mò】认SDK已经加载【zǎi】好了PWM的驱动,下文【wén】我【wǒ】们主要注意PWM怎么使用
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【gè】chip 只有一个【gè】。
参【cān】数 2,表示 PWM 输出【chū】波形【xíng】的时间周期,单位是 ns;例如下面配置【zhì】的 25000 就是【shì】表【biǎo】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 提【tí】供【gòng】了用户层的接口【kǒu】,在 /sys/class/pwm/ 节点下面,PWM 驱动加载成功后,会在/sys/class/pwm/ 目录下【xià】产生 pwmchip0 目录;向 export 文件写入 0,就是【shì】打开 pwm 定时器0,会产生【shēng】一个【gè】 pwm0 目录,相反的往 unexport 写入【rù】 0 就会关闭 pwm 定时器了,同【tóng】时 pwm0 目【mù】录会
被删除,该目录下有以下几个文件:
enable:写入 1 使能 pwm,写【xiě】入 0 关【guān】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【xià】,表示一个周期内高【gāo】电【diàn】平持【chí】续【xù】的时间(单位:纳秒),在
reversed 模式下,表示一个周期【qī】中【zhōng】低电【diàn】平持【chí】续的时间(单位:纳秒);
period:表示 pwm 波的周期(单位:纳秒);
以【yǐ】下是【shì】 pwmchip0 的例子,设置【zhì】 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
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【shì】背【bèi】光控【kòng】制, LED 照明【míng】调光、电动工具马达控制、汽车加热器【qì】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【chuán】递【dì】数【shù】据,我们可以在驱【qū】动【dòng】中【zhōng】调用其他的驱动。
led是我需【xū】要【yào】的设备,这个设备用【yòng】到【dào】了pwm,而pwm是用默认【rèn】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。
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【bèi】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【chū】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【zhì】PWM设备的基【jī】本参数【shù】,如频率、占【zhàn】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【bèi】的基本参数,如频率、占【zhàn】空【kōng】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【de】匹【pǐ】配列【liè】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【huò】取设备【bèi】树【shù】子节点【diǎn】 */if (!child) { return -EINVAL; } led_dev.red_led_pwm = devm_of_pwm_get(tdev, child, NULL); /* 从子【zǐ】节点【diǎn】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【zì】符设备【bèi】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【zhōng】 led_dev.led_class = class_create(THIS_MODULE, "breathing_light");//创建一【yī】个设备【bèi】类【lèi】(device class)并注册到内核中【zhōng】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【shí】例【lì】并注册到设备类中【zhōng】 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【guò】设备【bèi】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【jiàn】 */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