Linux-PWM应用编程

本章我们将学习如何对开发板上的 PWM 设备进行应用编程。

本章将会讨论如下主题内容。

⚫ 应用层 PWM 编程介绍；

⚫ PWM 测试。

应用层如何操控 PWM

与 LED 设备一样，PWM 同样也是通过 sysfs 方式进行操控，进入到/sys/class/pwm 目录下，如下所示：

这里列举出了 8 个以 pwmchipX（X 表示数字 0~7）命名的文件夹，这八个文件夹其实就对应了 I.MX6U的 8 个 PWM 控制器，I.MX6U 总共有 8 个 PWM 控制器，大家可以通过查询 I.MX6U 参考手册得知。

我们随便以其中一个为例，进入到 pwmchip0 目录下：

在这个目录下我们重点关注的是 export、npwm 以及 unexport 这三个属性文件，下面一一进行介绍：

⚫ npwm：这是一个只读属性，读取该文件可以得知该 PWM 控制器下共有几路 PWM 输出，如下所示：

I.MX6U 每个 PWM 控制器只有 1 路 PWM 输出，所以总共有 8 路 PWM，分别对应 I.MX6U 的PWM1~PWM8 这 8 路输出（pwmchip0 对应 PWM1，pwmchip1 对应 PWM2，以此类推，开发板出厂系统中，PWM1 已经被用作 LCD 背光控制了，应用层不能直接对它进行控制了；而其它 PWM 均不能使用，原因在于 I/O 资源不够，为了满足板子上其它外设对 I/O 引脚的需求，取舍情况下只能如此！）。

⚫ export：与 GPIO 控制一样，在使用 PWM 之前，也需要将其导出，通过 export 属性进行导出，以下所示：
echo 0 > export
0 表示一个编号，注意，每个 PWM 控制器（pwmchipX）下，使用 export 属性文件导出 PWM 时，编号都是从 0 开始；因为 I.MX6U 每个控制器都只有一路 PWM，所以都只能使用编号 0，如下所示：

导出成功后会在 pwmchipX（X 表示数字 0~7）目录下生成一个名为 pwm0 的目录，如图 24.1.4 所示，稍后介绍。

⚫ unexport：将导出的 PWM 删除。当使用完 PWM 之后，我们需要将导出的 PWM 删除，譬如：
echo 0 > unexport
写入到 unexport 文件中的编号与写入到 export 文件中的编号是相对应的；需要注意的是，export 文件和 unexport 文件都是只写的、没有读权限。

如何控制 PWM

通过 export 导出之后，便会生成 pwm0 这个目录，我们进入到该目录下看看：

该目录下也有一些属性文件，我们重点关注 duty_cycle、enable、period 以及 polarity 这四个属性文件，接下来一一进行介绍。

⚫ enable：可读可写，写入"0"表示禁止 PWM；写入"1"表示使能 PWM。读取该文件获取 PWM 当前是禁止还是使能状态。
echo 0 > enable #禁止 PWM 输出
echo 1 > enable #使能 PWM 输出
通常配置好 PWM 之后，再使能 PWM。

⚫ polarity：用于设置极性，可读可写，可写入的值如下：
"normal"：普通；
"inversed"：反转；echo normal > polarity #默认极性
echo inversed > polarity #极性反转
很多 SoC 的 PWM 外设其硬件上并不支持极性配置，所以对应的驱动程序中并未实现这个接口，应用层自然也就无法通过 polarity 属性文件对 PWM 极性进行配置，ALPHA/Mini I.MX6U 开发板出厂系统便是如此！

⚫ period：用于配置 PWM 周期，可读可写；写入一个字符串数字值，以 ns（纳秒）为单位，譬如配置 PWM 周期为 10us（微秒）：
echo 10000 > period #PWM 周期设置为 10us（10 * 1000ns）
⚫ duty_cycle：用于配置 PWM 的占空比，可读可写；写入一个字符串数字值，同样也是以 ns 为单位，譬如：
echo 5000 > duty_cycle #PWM 占空比设置为 5us
更多待补充。

编写应用程序

通过上面的介绍，我们已经知道在应用层如何去使用 PWM 外设了，本小节我们来编写一个简单的测试代码，来控制开发板上的 PWM 外设，示例代码如下所示：

本例程源码对应的路径为：开发板光盘->11、Linux C 应用编程例程源码->24_pwm->pwm.c。

main()函数中，首先对传参进行校验，执行该应用程序的时候需要用户传入 3 个参数，分别是编号（0、1、2、3 等，分别表示 I.MX6U 的 PWM1、PWM2、PWM3…）、周期（以 ns 为单位）、PWM 占空比（以ns 为单位）。譬如：
./testApp 0 500000 250000
接下来需要导出 pwm，首先使用 access()函数判断 pwm0 目录是否存在，如果存在表示 pwm 已经导出，如果不存在，则表示未导出，那么就需要通过 export 文件将其导出。

导出成功之后，接着配置 PWM 周期、占空比，最后使能 PWM。

编译示例代码：

在开发板上测试

将上小节编译得到的可执行文件拷贝到开发板 Linux 系统/home/root 目录下，如下所示：

前面提到了，开发板出厂系统没法使用 PWM，如果大家想要测试 PWM，可以对出厂系统的内核源码进行配置、需修改设备树，禁用 LCD 和 backlight 背光设备（status 属性设置为 disabled 即可），修改完之后重新编译设备树，用编译得到的设备树镜像文件（dtb 文件）替换掉开发板启动文件中的 dtb 文件。也可以参考《I.MX6U 嵌入式 Linux 驱动开发指南》第七十三章内容，自行配置 PWM。

这里笔者告诉大家一个简单地方法，不用重新编译设备树文件，直接把禁用 LCD 和 backlight 背光设备，将 PWM1 腾出来给我们测试使用，直接操作呢？

具体参考正点原子相关内容，此处不赘述。

执行上小节编译得到的可执行文件：

本实验测试的是 PWM1，开发板出厂系统已经将 PWM1 输出绑定到了 GPIO1_IO08 引脚（也就是 LCD背光引脚），该引脚已经通过开发板上的扩展口引出，如下所示：

Mini 开发板可以通过背面丝印标注的名称或原理图进行确认。

接下来使用示波器来检测 GPIO1_IO08 引脚输出的 PWM 波形，如下所示：

此时 GPIO1_IO08 引脚输出了 PWM 波形，其周期为 500us（也就是 500000ns），对应的频率为 2KHz，占空比为 50%，与我们配置的情况是一样的。

本章内容到此结束！