Linux驱动系列-PWM驱动

1.介绍

本文将探讨Linux中的PWM驱动框架，包括其实现原理、添加方法以及调试技巧。

以示例Linux内核版本6.2.8为基础进行讲解。

2.原理

PWM，即脉冲宽度调制（Pulse-Width Modulation），是一种调制技术。它通过调整周期性波形的高电平时间宽度，从而改变有效信号的占空比，以实现对设备的供电控制。PWM技术在诸如屏幕背光亮度调节、电机转速控制以及风扇转速控制等领域有着广泛的应用。

Linux内核提供了对PWM驱动框架的支持。该驱动框架采用结构体数据类型对PWM控制器和PWM信号进行了抽象，同时提供了PWM驱动框架核心代码和sysfs接口代码。PWM驱动的开发者可以利用这一框架轻松添加特定PWM控制器的驱动程序，并通过sysfs接口进行功能调试。

3.驱动框架及实现方法

3.1驱动框架源码

PWM驱动框架的主要源码：

./include/linux/pwm.h //PWM驱动框架头文件

./drivers/pwm/core.c //PWM驱动框架核心代码

./drivers/pwm/sysfs.c //PWM驱动框架sysfs接口代码

3.2驱动框架数据结构

• （1）struct pwm_chip结构体，表示PWM控制器。

驱动开发者可以根据需要设计专用的PWM控制器结构体，以struct pwm_chip结构体作为一个成员变量，下面是一个示例，在./drivers/pwm/pwm-ab8500.c驱动中定义。

• （2）struct pwm_ops结构体，包括PWM控制器的操作函数。其中应该由驱动开发者实现的2个基础函数为apply函数和get_state函数；apply函数用于配置PWM控制器，包括配置PWM信号的使能状态、周期、占空比、极性等；get_state函数用于在注册PWM控制器时获取指定PWM通道信号的初始状态，包括使能状态、周期、占空比、极性等。

在这里插入图片描述

• （3）struct pwm_device结构体，表示PWM控制器输出的PWM信号。

3.3驱动框架核心函数

• （1）pwmchip_add函数。用于注册一个新的PWM控制器设备。在./drivers/pwm/core.c中定义。

• （2）pwmchip_remove函数。用于移除一个PWM控制器设备。在./drivers/pwm/core.c中定义。

3.4驱动典型实现方法

• （1）概要

PWM驱动源文件位于./drivers/pwm路径下，需要驱动开发者添加相应的源文件即可，源文件设计可参考其他厂家的驱动代码。参考原有代码的命名风格，可以将新添加的驱动源文件命名为pwm-xx.c，将probe和remove函数分别命名为xx_pwm_probe和xx_pwm_remove，将PWM控制器结构体定义为struct xx_pwm_chip。./drivers/pwm路径下文件如下。

• （2）apply函数和get_state函数定义

  根据PWM控制器手册，由驱动开发者定义apply函数和get_state函数。

• （3）xx_pwm_probe函数定义

  xx_pwm_probe函数的实现方法为：首先对PWM控制器结构体struct xx_pwm_chip变量进行初始化，然后调用PWM驱动框架核心函数pwmchip_add注册一个新的PWM控制器设备。

• （4）xx_pwm_remove函数定义

  xx_pwm_remove函数的实现方法为：调用PWM驱动框架核心函数pwmchip_remove移除一个PWM控制器设备。

4.驱动添加方法

4.1添加驱动源文件

按3.4节所述方法，编写驱动源文件pwm-xx.c，添加到./drivers/pwm路径下。

4.2添加编译支持

• （1）修改./drivers/pwm路径下的Kconfig文件，添加所添加的PWM驱动配置选项。
• （2）修改./drivers/pwm路径下的Makefile文件，添加pwm-xx.c的编译选项。
• （3）在memuconfig界面，使能所添加的PWM驱动。配置界面如下所示。

4.3添加PWM控制器设备树节点

在设备树添加PWM控制器设备树节点。该节点的基本属性包括兼容性、寄存器和#pwm-cells数量，按需添加中断、时钟、复位等属性。

PWM控制器设备树设计方法可参考./Documentation/devicetree/bindings/pwm。

下面是PWM控制器设备树节点的示例。参考文档如下：

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

5.调试方法

使用sysfs接口对PWM驱动进行功能调试，主要调试命令示例如下。

• （1）查看PWM控制器节点

ls /sys/class/pwm/pwmchip0

• （2）打开指定PWM通道信号

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

//n为通道编号

• （3）设置PWM信号周期

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

//pvalue为周期值

• （4）设置PWM信号占空比

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

//dvalue为有效电平宽度值

• （5）使能某个PWM通道信号

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

• （6）禁止某个PWM通道信号

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

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