【正点原子Linux连载】第十九章 PWM应用编程-摘自【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux C应用编程指南V1.1

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第十九章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。

22.1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：

图 22.1.1 /sys/class/pwm目录下的内容 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：

图 22.1.2 pwmchip0目录下的内容 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：

图 22.1.3 读取npwm属性文件 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，在阿尔法开发板出厂烧录的系统，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！所以本章无法在出厂系统中进行测试）。 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

图 22.1.4 导出PWM 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：

echo 0 > /sys/class/pwm/pwmchip0/export		#导出PWM1
echo 0 > /sys/class/pwm/pwmchip1/export		#导出PWM2
echo 0 > /sys/class/pwm/pwmchip2/export		#导出PWM3
echo 0 > /sys/class/pwm/pwmchip3/export		#导出PWM4
echo 0 > /sys/class/pwm/pwmchip4/export		#导出PWM5
echo 0 > /sys/class/pwm/pwmchip5/export		#导出PWM6

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 22.1.4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：

图 22.1.5 pwm0目录下的内容 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，阿尔法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 22.2编写应用程序 通过上面的介绍，我们来编写一个简单的示例代码，如下所示： 示例代码 22.2.1 pwm应用程序示例代码

/***************************************************************
 Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2021. All rights reserved.
 文件名 : pwm.c
 作者 : 邓涛
 版本 : V1.0
 描述 : PWM应用程序示例代码
 其他 : 无
 论坛 : www.openedv.com
 日志 : 初版 V1.0 2021/6/15 邓涛创建
 ***************************************************************/

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

static char pwm_path[100];

static int pwm_config(const char *attr, const char *val)
{
    char file_path[100];
    int len;
    int fd;

    sprintf(file_path, "%s/%s", pwm_path, attr);
    if (0 > (fd = open(file_path, O_WRONLY))) {
        perror("open error");
        return fd;
    }

    len = strlen(val);
    if (len != write(fd, val, len)) {
        perror("write error");
        close(fd);
        return -1;
    }

    close(fd);  //关闭文件
    return 0;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    /* 校验传参 */
    if (4 != argc) {
        fprintf(stderr, "usage: %s   \n",
                argv[0]);
        exit(-1);
    }

    /* 打印配置信息 */
    printf("PWM config: id, period, duty\n",
            argv[1], argv[2],
            argv[3]);

    /* 导出pwm */
    sprintf(pwm_path, "/sys/class/pwm/pwmchip%s/pwm0", argv[1]);

    if (access(pwm_path, F_OK)) {//如果pwm0目录不存在, 则导出

        char temp[100];
        int fd;

        sprintf(temp, "/sys/class/pwm/pwmchip%s/export", argv[1]);
        if (0 > (fd = open(temp, O_WRONLY))) {
            perror("open error");
            exit(-1);
        }

        if (1 != write(fd, "0", 1)) {//导出pwm
            perror("write error");
            close(fd);
            exit(-1);
        }

        close(fd);  //关闭文件
    }

    /* 配置PWM周期 */
    if (pwm_config("period", argv[2]))
        exit(-1);

    /* 配置占空比 */
    if (pwm_config("duty_cycle", argv[3]))
        exit(-1);

    /* 使能pwm */
    pwm_config("enable", "1");

    /* 退出程序 */
    exit(0);
}

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：

图 22.2.1 编译应用程序 22.3在开发板上测试 编译好之后就可以在开发板上进行测试了，前面提到了，阿尔法开发板出厂系统没法测试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，只需修改设备树，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。大家也可以参考《I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南》第七十三章内容，自行配置PWM。 将上小节编译得到的可执行文件testApp拷贝到开发板Linux用户家目录下，然后运行：

图 22.3.1 运行测试程序 本实验测试的是PWM1，笔者已经对设备树进行了配置，将LCD和backlight背光禁用了，阿尔法I.MX6U出厂系统已经将PWM1输出绑定到了GPIO1_IO08引脚，该引脚已经通过开发板上的扩展口引出，如下所示：

图 22.3.2 GPIO1_IO08引脚 接下来使用示波器来检测GPIO1_IO08引脚的电平变换，如下所示：

图 22.3.3 PWM波形 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。