Linux的PWM驱动框架及实现方法
1.概述
本文主要讲述了linux的pwm驱动框架、实现方法、驱动添加方法和调试方法。
示例linux内核版本：6.2.8。
2.原理
pwm是pulse-width modulation的简称，中文译作脉冲宽度调制。 作为一种调制技术，pwm的原理是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，实现对设备的供电控制。 pwm技术的常见应用领域包括屏幕背光亮度调节、电机转速控制和风扇转速控制等。
linux内核支持pwm驱动框架，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，提供了pwm驱动框架核心代码和sysfs接口代码。 pwm驱动开发者可以方便地利用该驱动框架，添加特定pwm控制器的驱动程序，并使用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。
(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) 概述
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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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。
(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。
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(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
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(2)打开指定pwm通道信号
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//n为通道编号
(3)设置pwm信号周期
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//dvalue为有效电平宽度值
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