Linux之PWM驅(qū)動(dòng)

1.概述

????本文主要講述了Linux的PWM驅(qū)動(dòng)框架、實(shí)現(xiàn)方法、驅(qū)動(dòng)添加方法和調(diào)試方法。

????示例Linux內(nèi)核版本：6.2.8。

2.原理

????PWM是Pulse-Width Modulation的簡稱，中文譯作脈沖寬度調(diào)制。作為一種調(diào)制技術(shù)，PWM的原理是通過調(diào)整周期性波形的高電平時(shí)間寬度，從而改變有效信號(hào)的占空比，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的供電控制。PWM技術(shù)的常見應(yīng)用領(lǐng)域包括屏幕背光亮度調(diào)節(jié)、電機(jī)轉(zhuǎn)速控制和風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制等。

????Linux內(nèi)核支持PWM驅(qū)動(dòng)框架，該驅(qū)動(dòng)框架采用結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)類型對PWM控制器和PWM信號(hào)進(jìn)行了抽象，提供了PWM驅(qū)動(dòng)框架核心代碼和sysfs接口代碼。PWM驅(qū)動(dòng)開發(fā)者可以方便地利用該驅(qū)動(dòng)框架，添加特定PWM控制器的驅(qū)動(dòng)程序，并使用sysfs接口進(jìn)行功能調(diào)試。

3.驅(qū)動(dòng)框架及實(shí)現(xiàn)方法

3.1驅(qū)動(dòng)框架源碼

????PWM驅(qū)動(dòng)框架的主要源碼：

./include/linux/pwm.h //PWM驅(qū)動(dòng)框架頭文件

./drivers/pwm/core.c//PWM驅(qū)動(dòng)框架核心代碼

./drivers/pwm/sysfs.c//PWM驅(qū)動(dòng)框架sysfs接口代碼

3.2驅(qū)動(dòng)框架數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

（1）struct pwm_chip結(jié)構(gòu)體，表示PWM控制器。

????驅(qū)動(dòng)開發(fā)者可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)專用的PWM控制器結(jié)構(gòu)體，以struct pwm_chip結(jié)構(gòu)體作為一個(gè)成員變量，下面是一個(gè)示例，在./drivers/pwm/pwm-ab8500.c驅(qū)動(dòng)中定義。

（2）struct pwm_ops結(jié)構(gòu)體，包括PWM控制器的操作函數(shù)。其中應(yīng)該由驅(qū)動(dòng)開發(fā)者實(shí)現(xiàn)的2個(gè)基礎(chǔ)函數(shù)為apply函數(shù)和get_state函數(shù)；apply函數(shù)用于配置PWM控制器，包括配置PWM信號(hào)的使能狀態(tài)、周期、占空比、極性等；get_state函數(shù)用于在注冊PWM控制器時(shí)獲取指定PWM通道信號(hào)的初始狀態(tài)，包括使能狀態(tài)、周期、占空比、極性等。

（3）struct pwm_device結(jié)構(gòu)體，表示PWM控制器輸出的PWM信號(hào)。

3.3驅(qū)動(dòng)框架核心函數(shù)

（1）pwmchip_add函數(shù)。用于注冊一個(gè)新的PWM控制器設(shè)備。在./drivers/pwm/core.c中定義。

（2）pwmchip_remove函數(shù)。用于移除一個(gè)PWM控制器設(shè)備。在./drivers/pwm/core.c中定義。

3.4驅(qū)動(dòng)典型實(shí)現(xiàn)方法

（1）概要

????PWM驅(qū)動(dòng)源文件位于./drivers/pwm路徑下，需要驅(qū)動(dòng)開發(fā)者添加相應(yīng)的源文件即可，源文件設(shè)計(jì)可參考其他廠家的驅(qū)動(dòng)代碼。參考原有代碼的命名風(fēng)格，可以將新添加的驅(qū)動(dòng)源文件命名為pwm-xx.c，將probe和remove函數(shù)分別命名為xx_pwm_probe和xx_pwm_remove，將PWM控制器結(jié)構(gòu)體定義為struct xx_pwm_chip。./drivers/pwm路徑下文件如下。

（2）apply函數(shù)和get_state函數(shù)定義

????根據(jù)PWM控制器手冊，由驅(qū)動(dòng)開發(fā)者定義apply函數(shù)和get_state函數(shù)。

（3）xx_pwm_probe函數(shù)定義

????xx_pwm_probe函數(shù)的實(shí)現(xiàn)方法為：首先對PWM控制器結(jié)構(gòu)體struct xx_pwm_chip變量進(jìn)行初始化，然后調(diào)用PWM驅(qū)動(dòng)框架核心函數(shù)pwmchip_add注冊一個(gè)新的PWM控制器設(shè)備。

（4）xx_pwm_remove函數(shù)定義

????xx_pwm_remove函數(shù)的實(shí)現(xiàn)方法為：調(diào)用PWM驅(qū)動(dòng)框架核心函數(shù)pwmchip_remove移除一個(gè)PWM控制器設(shè)備。

4.驅(qū)動(dòng)添加方法

4.1添加驅(qū)動(dòng)源文件

????按3.4節(jié)所述方法，編寫驅(qū)動(dòng)源文件pwm-xx.c，添加到./drivers/pwm路徑下。

4.2添加編譯支持

（1）修改./drivers/pwm路徑下的Kconfig文件，添加所添加的PWM驅(qū)動(dòng)配置選項(xiàng)。

（2）修改./drivers/pwm路徑下的Makefile文件，添加pwm-xx.c的編譯選項(xiàng)。

（3）在memuconfig界面，使能所添加的PWM驅(qū)動(dòng)。配置界面如下所示。

4.3添加PWM控制器設(shè)備樹節(jié)點(diǎn)

????在設(shè)備樹添加PWM控制器設(shè)備樹節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)的基本屬性包括兼容性、寄存器和#pwm-cells數(shù)量，按需添加中斷、時(shí)鐘、復(fù)位等屬性。

????PWM控制器設(shè)備樹設(shè)計(jì)方法可參考./Documentation/devicetree/bindings/pwm。

????下面是PWM控制器設(shè)備樹節(jié)點(diǎn)的示例。參考文檔如下：

./Documentation/devicetree/bindings/pwm/nvidia,tegra20-pwm.yaml。

5.調(diào)試方法

????使用sysfs接口對PWM驅(qū)動(dòng)進(jìn)行功能調(diào)試，主要調(diào)試命令示例如下。

（1）查看PWM控制器節(jié)點(diǎn)

ls /sys/class/pwm/pwmchip0

（2）打開指定PWM通道信號(hào)

echo n > /sys/class/pwm/pwmchip0/export?

?//n為通道編號(hào)

（3）設(shè)置PWM信號(hào)周期

echo pvalue > /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0/period ??

?//pvalue為周期值

（4）設(shè)置PWM信號(hào)占空比

echo dvalue > /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0/duty_cycle ?

//dvalue為有效電平寬度值

（5）使能某個(gè)PWM通道信號(hào)

echo 1 > /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0/enable

（6）禁止某個(gè)PWM通道信號(hào)

echo 0 > /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0/enable