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RK3568DAYU开发板-驱动平台驱动案例--PWM

news 2025/5/29 21:05:21

1、程序介绍

本程序是基于OpenHarmony标准系统编写的平台驱动案例：PWM

系统版本:openharmony5.0.0

开发板:dayu200

编译环境:ubuntu22

部署路径： //sample/02_platform_pwm

2、基础知识

2.1、PWM概述

PWM（Pulse Width Modulation）即脉冲宽度调制，是一种对模拟信号电平进行数字编码并将其转换为脉冲的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。通常情况下，在使用马达控制、背光亮度调节时会用到PWM模块。

在HDF框架中，PWM接口适配模式采用独立服务模式（如下图所示）。在这种模式下，每一个设备对象会独立发布一个设备服务来处理外部访问，设备管理器收到API的访问请求之后，通过提取该请求的参数，达到调用实际设备对象的相应内部方法的目的。独立服务模式可以直接借助HDF设备管理器的服务管理能力，但需要为每个设备单独配置设备节点，增加内存占用。

独立服务模式下，核心层不会统一发布一个服务供上层使用，因此这种模式下驱动要为每个控制器发布一个服务，具体表现为：

  • 驱动适配者需要实现HdfDriverEntry的Bind钩子函数以绑定服务。
  • device_info.hcs文件中deviceNode的policy字段为1或2，不能为0。

PWM模块各分层作用：

  • 接口层提供打开PWM设备、设置PWM设备周期、设置PWM设备占空时间、设置PWM设备极性、设置PWM设备参数、获取PWM设备参数、使能PWM设备、禁止PWM设备、关闭PWM设备的接口。
  • 核心层主要提供PWM控制器的添加、移除以及管理的能力，通过钩子函数与适配层交互。
  • 适配层主要是将钩子函数的功能实例化，实现具体的功能。

PWM独立服务模式结构图，如下图所示：

在这里插入图片描述

2.2、PWM驱动开发

2.2.1、PWM驱动开发接口

为了保证上层在调用PWM接口时能够正确的操作PWM控制器，核心层在//drivers/hdf_core/framework/support/platform/include/pwm/pwm_core.h中定义了以下钩子函数，驱动适配者需要在适配层实现这些函数的具体功能，并与钩子函数挂接，从而完成适配层与核心层的交互。

PwmMethod定义：

struct PwmMethod {int32_t (*setConfig)(struct PwmDev *pwm, struct PwmConfig *config);int32_t (*open)(struct PwmDev *pwm);int32_t (*close)(struct PwmDev *pwm);
};

PwmMethod结构体成员的钩子函数功能说明：

成员函数入参返回值功能
setConfigpwm：结构体指针，核心层PWM控制器 config：结构体指针，传入设置得设备属性HDF_STATUS相关状态配置属性
openpwm：结构体指针，核心层PWM控制器HDF_STATUS相关状态打开PWM设备
closepwm：结构体指针，核心层PWM控制器HDF_STATUS相关状态关闭PWM设备
2.2.2、PWM驱动开发步骤

PWM模块适配包含以下四个步骤：

  • 驱动实例化驱动入口。
  • 配置属性文件。
  • 实例化PWM控制器对象。
  • 驱动调试。

2.3、PWM应用开发

通常情况下，在使用马达控制、背光亮度调节时会用到PWM模块。

2.3.1、接口说明

PWM模块提供的主要接口如下表所示，具体API详见//drivers/hdf_core/framework/include/platform/pwm_if.h。

PwmConfig结构体介绍如下所示：

名称描述
duty占空时间，以纳秒为单位。
periodPWM周期，以纳秒为单位。
number要生成的方波数： - 正值：表示将生成指定数量的方波 - 0：表示方波将不断产生
polarity极性：正极性/反极性。
status状态：启用状态/禁用状态。

PWM驱动API接口功能介绍如下所示：

接口名接口描述
DevHandle PwmOpen(uint32_t num)打开PWM设备
void PwmClose(DevHandle handle)关闭PWM设备
int32_t PwmSetPeriod(DevHandle handle, uint32_t period)设置PWM设备周期
int32_t PwmSetDuty(DevHandle handle, uint32_t duty)设置PWM设备占空时间
int32_t PwmSetPolarity(DevHandle handle, uint8_t polarity)设置PWM设备极性
int32_t PwmEnable(DevHandle handle)使能PWM设备
int32_t PwmDisable(DevHandle handle)禁用PWM设备
int32_t PwmSetConfig(DevHandle handle, struct PwmConfig *config)设置PWM设备参数
int32_t PwmGetConfig(DevHandle handle, struct PwmConfig *config)获取PWM设备参数

（1）PwmOpen

在操作PWM设备时，首先要调用PwmOpen获取PWM设备句柄，该函数会返回指定设备号的PWM设备句柄。

DevHandle PwmOpen(uint32_t num);

PwmOpen参数定义如下：

参数参数描述
numPWM设备号

PwmOpen返回值定义如下：

返回值返回值描述
handle打开PWM设备成功，返回PWM设备句柄
NULL打开PWM设备失败

假设系统中的PWM设备号为0，获取该PWM设备句柄的示例如下：

uint32_t num = 0;         // PWM设备号
DevHandle handle = NULL;handle = PwmOpen(num);    // 打开PWM 0设备并获取PWM设备句柄
if (handle  == NULL) {HDF_LOGE("PwmOpen: open pwm_%u failed.\n", num);return;
}

（2）PwmClose

关闭PWM设备，系统释放对应的资源。

void PwmClose(DevHandle handle);

PwmClose参数定义如下：

参数参数描述
handleADC设备句柄

PwmClose返回值定义如下：

返回值返回值描述
无无

（3）PwmEnable

使能PWM设备。

int32_t PwmEnable(DevHandle handle);

PwmEnable参数定义如下：

参数参数描述
handlePWM设备句柄

PwmEnable返回值定义如下：

返回值返回值描述
HDF_SUCCESS使能成功
负数使能失败

（4）PwmDisable

禁用PWM设备。

int32_t PwmDisable(DevHandle handle);

PwmDisable参数定义如下：

参数参数描述
handlePWM设备句柄

PwmDisable返回值定义如下：

返回值返回值描述
HDF_SUCCESS禁用成功
负数禁用失败

（5）PwmSetPeriod

设置PWM设备周期

int32_t PwmSetPeriod(DevHandle handle, uint32_t period);

PwmSetPeriod参数定义如下：

参数参数描述
handlePWM设备句柄
period要设置的周期，单位为纳秒

PwmSetPeriod返回值定义如下：

返回值返回值描述
HDF_SUCCESS设置成功
负数设置失败

（6）PwmSetDuty

设置PWM设备占空时间。

int32_t PwmSetDuty(DevHandle handle, uint32_t duty);

PwmSetDuty参数定义如下：

参数参数描述
handlePWM设备句柄
duty要设置的占空时间，单位为纳秒

PwmSetDuty返回值定义如下：

返回值返回值描述
HDF_SUCCESS设置成功
负数设置失败

（7）PwmSetPolarity

设置PWM设备极性。

int32_t PwmSetPolarity(DevHandle handle, uint8_t polarity);

PwmSetDuty参数定义如下：

参数参数描述
handlePWM设备句柄
polarity要设置的极性，正/反

PwmSetDuty返回值定义如下：

返回值返回值描述
HDF_SUCCESS设置成功
负数设置失败

（8）PwmSetConfig

设置PWM设备参数。

int32_t PwmSetConfig(DevHandle handle, struct PwmConfig *config);

PwmSetConfig参数定义如下：

参数参数描述
handlePWM设备句柄
*config参数指针

PwmSetConfig返回值定义如下：

返回值返回值描述
HDF_SUCCESS设置成功
负数设置失败

（9）PwmGetConfig

获取PWM设备参数。

int32_t PwmGetConfig(DevHandle handle, struct PwmConfig *config);

PwmGetConfig参数定义如下：

参数参数描述
handlePWM设备句柄
*config参数指针

PwmGetConfig返回值定义如下：

返回值返回值描述
HDF_SUCCESS获取成功
负数获取失败
2.2.2、开发流程

使用PWM的一般流程如下图所示：

在这里插入图片描述

3、程序解析

3.1、代码目录

zcc@ubuntu22:~/oh5.0.0/sample/03_platform_pwm$ tree
.
├── app
│   └── pwm_test.c
├── BUILD.gn
├── bundle.json

3.2、OpenHarmony PWM平台驱动

驱动入口必须为HdfDriverEntry（在hdf_device_desc.h中定义）类型的全局变量，且moduleName要和device_info.hcs中保持一致。HDF框架会将所有加载的驱动的HdfDriverEntry对象首地址汇总，形成一个类似数组的段地址空间，方便上层调用。 一般在加载驱动时HDF会先调用Bind函数，再调用Init函数加载该驱动。当Init调用异常时，HDF框架会调用Release释放驱动资源并退出。

在//drivers/hdf_core/adapter/khdf/linux/platform/pwm/pwm_adapter.c已编写对接Linux PWM驱动的相关代码，具体内容如下：

struct HdfDriverEntry g_hdfPwm = {.moduleVersion = 1,.moduleName = "HDF_PLATFORM_PWM",.Bind = HdfPwmBind,.Init = HdfPwmInit,.Release = HdfPwmRelease,
};
HDF_INIT(g_hdfPwm);

完成驱动入口注册之后，需要在device_info.hcs文件中添加deviceNode信息，deviceNode信息与驱动入口注册相关。本例以两个PWM控制器为例，如有多个器件信息，则需要在device_info.hcs文件增加对应的deviceNode信息。器件属性值与核心层PwmDev成员的默认值或限制范围有密切关系，比如PWM设备号，需要在pwm_config.hcs文件中增加对应的器件属性。

本次案例以rk3568为案例（即2.2.2.3、实例化PWM控制器对象文件//vendor/hihope/rk3568/hdf_config/khdf/device_info/device_info.hcs

），添加deviceNode描述，具体修改如下：

device_pwm :: device {device0 :: deviceNode {		// 为每一个PWM控制器配置一个HDF设备节点policy = 2;				// 标识向内核和用户态发布服务priority = 80;			// 驱动启动优先级	permission = 0644;		// 驱动创建设备节点权限moduleName = "HDF_PLATFORM_PWM";		 	// 【必要】用于指定驱动名称，需要与期望的驱动Entry中的moduleName一致serviceName = "HDF_PLATFORM_PWM_0";			// 【必要且唯一】驱动对外发布服务的名称deviceMatchAttr = "linux_pwm_adapter_0";	// 【必要】用于配置控制器私有数据，要与pwm_config.hcs中对应控制器保持一致，具体的控制器信息在pwm_config.hcs中}device1 :: deviceNode {policy = 2;priority = 80;permission = 0644;moduleName = "HDF_PLATFORM_PWM";serviceName = "HDF_PLATFORM_PWM_1";deviceMatchAttr = "linux_pwm_adapter_1";}device2 :: deviceNode {policy = 2;priority = 80;permission = 0644;moduleName = "HDF_PLATFORM_PWM";serviceName = "HDF_PLATFORM_PWM_2";deviceMatchAttr = "linux_pwm_adapter_2";}device3 :: deviceNode {policy = 2;priority = 80;permission = 0644;moduleName = "HDF_PLATFORM_PWM";serviceName = "HDF_PLATFORM_PWM_3";deviceMatchAttr = "linux_pwm_adapter_3";}device4 :: deviceNode {policy = 2;priority = 80;permission = 0644;moduleName = "HDF_PLATFORM_PWM";serviceName = "HDF_PLATFORM_PWM_4";deviceMatchAttr = "linux_pwm_adapter_4";}
}

pwm_config.hcs 配置参考//vendor/hihope/rk3568/hdf_config/khdf/platform/pwm_config.hcs，具体修改如下：

root {platform {pwm_config {template pwm_device {	// 【必要】配置模板，如果下面节点使用时继承该模板，则节点中未声明的字段会使用该模板中的默认值serviceName = "";	// 对外服务名称，必须是唯一match_attr = "";	// 【必要】需要和device_info.hcs中的deviceMatchAttr值一致num = 0;			// 【必要】设备号}device_pwm_0x00000000 :: pwm_device {		// 存在多个设备时，请逐一添加相关HDF节点和设备节点信息。num = 0;match_attr = "linux_pwm_adapter_0";		// 【必要】需要和device_info.hcs中的deviceMatchAttr值一致}device_pwm_0x00000001 :: pwm_device {num = 1;match_attr = "linux_pwm_adapter_1";}......}}
}

注意：上述的num为PwmOpen(uint32_t num)，它是Linux PWM的排序序号（即PWM7的num是排列序号3，从0开始排序），不是特指PWM实际编号（即PWM7）。

完成驱动入口注册之后，下一步就是以核心层PwmDev对象的初始化为核心，包括驱动适配者自定义结构体（传递参数和数据），实例化PwmDev成员PwmMethod（让用户可以通过接口来调用驱动底层函数），实现HdfDriverEntry成员函数（Bind、Init、Release）。

static int32_t HdfPwmOpen(struct PwmDev *pwm);
static int32_t HdfPwmClose(struct PwmDev *pwm);
static int32_t HdfPwmSetConfig(struct PwmDev *pwm, struct PwmConfig *config);// 定义PwmDev成员PwmMethod，实现相应接口
struct PwmMethod g_pwmOps = {.setConfig = HdfPwmSetConfig,.open = HdfPwmOpen,.close = HdfPwmClose,
};static int32_t HdfPwmBind(struct HdfDeviceObject *obj);
static int32_t HdfPwmInit(struct HdfDeviceObject *obj)
{......pwm->cfg.number = 0;pwm->num = num;pwm->method = &g_pwmOps;		// 将PwmMethod绑定到pwm->methodpwm->busy = false;ret = PwmDeviceAdd(obj, pwm);	// 添加Pwm设备到PWM列表中if (ret != HDF_SUCCESS) {HDF_LOGE("%s: error probe, ret is %d", __func__, ret);OsalMemFree(pwm);}......
}
static void HdfPwmRelease(struct HdfDeviceObject *obj);

3.5、应用程序

3.5.1、pwm_test.c

PWM相关头文件如下所示：

#include "pwm_if.h"                 // PWM标准接口头文件

主函数定义PWM接口调用，具体如下：

int main(int argc, char* argv[])
{DevHandle handle = NULL;int32_t ret;......// 打开pwm设备handle = PwmOpen(m_pwm_device_id);if (handle == NULL) {PRINT_ERROR("PwmOpen failed\n");return -1;}// 配置pwm设备ret = PwmSetCfg_Ext1(handle, m_pwm_period, m_pwm_duty, m_pwm_polarity, m_pwm_status, m_pwm_wave_number);// ret = PwmSetCfg_Ext2(handle, m_pwm_period, m_pwm_duty, m_pwm_polarity, m_pwm_status, m_pwm_wave_number);if (ret != 0) {PRINT_ERROR("PwmSetCfg_Ext failed and ret = %d\n", ret);// 关闭pwm设备PwmClose(handle);return -1;}printf("Pwm enable successful and pwm device id(%d), period(%d), duty(%d), polarity(%d), status(%d), number(%d)\n",m_pwm_device_id, m_pwm_period, m_pwm_duty, m_pwm_polarity, m_pwm_status, m_pwm_wave_number);// 关闭pwm设备PwmClose(handle);return 0;
}

其中，PwmSetCfg_Ext1函数定义如何配置PWM相关参数，具体如下所示：

/***************************************************************
* 函数名称: PwmSetCfg_Ext1
* 说    明: 设置PWM相关属性，使用PwmSetConfig等接口
* 参    数: 
*       @handle:        PWM设备句柄
*       @period:        PWM设备周期
*       @duty:          PWM设备占空时间
*       @polarity:      PWM设备极性
*       @status:        PWM使能/禁用
*       @number:        PWM产生方波的数目
* 返 回 值: 0为成功，反之为失败
***************************************************************/
int32_t PwmSetCfg_Ext1(DevHandle handle, uint32_t period, uint32_t duty, uint8_t polarity, uint8_t status, uint32_t number)
{int32_t ret;struct PwmConfig config;// 判断handle是否为空if (handle == NULL) {PRINT_ERROR("handle is error\n");return -1;}// 获取pwm设备参数ret = PwmGetConfig(handle, &config);if (ret != 0) {PRINT_ERROR("PwmGetConfig failed and ret = %d\n", ret);return -1;}// 设置configconfig.period = period;config.duty = duty;config.polarity = polarity;config.status = status;config.number = number;// 设置pwm设备参数ret = PwmSetConfig(handle, &config);if (ret != 0) {PRINT_ERROR("PwmSetConfig failed and ret = %d\n", ret);return -1;}return 0;
}
3.5.2、BUILD.gn

编写应用程序的BUILD.gn，具体内容如下：

import("//build/ohos.gni")
import("//drivers/hdf_core/adapter/uhdf2/uhdf.gni")print("samples: compile rk3568_pwm_test")
ohos_executable("rk3568_pwm_test") {sources = [ "pwm_test.c" ]include_dirs = ["$hdf_framework_path/include","$hdf_framework_path/include/core","$hdf_framework_path/include/osal","$hdf_framework_path/include/platform","$hdf_framework_path/include/utils","$hdf_uhdf_path/osal/include","$hdf_uhdf_path/ipc/include","//base/hiviewdfx/hilog/interfaces/native/kits/include","//third_party/bounds_checking_function/include",]deps = ["$hdf_uhdf_path/platform:libhdf_platform","$hdf_uhdf_path/utils:libhdf_utils","//base/hiviewdfx/hilog/interfaces/native/innerkits:libhilog",]cflags = ["-Wall","-Wextra","-Werror","-Wno-format","-Wno-format-extra-args",]part_name = "rk3568_pwm_test"install_enable = true
}

4、程序编译

sudo ./build.sh --product-name rk3568 --build-target rk3568_pwm_test

5、运行结果

使用CPU_DVS_PWM0_M0接口通过逻辑分析仪查看波形的方式验证pwm的输出。

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

运行如下：

# ./rk3568_pwm_test -P 40000000 -d 10000000 -p 0 -s 1 -n 1 -i 0 
pwm id:             0
pwm period:         40000000
pwm duty:           10000000
pwm polarity:       0
pwm status:         1
pwm wave number:    1
Pwm enable successful and pwm device id(0), period(40000000), duty(10000000), polarity(0), status(1), number(1)

使用逻辑分析仪可以看到如下波形:

在这里插入图片描述

6、参考资料

  • PWM平台驱动开发
  • PWM应用程序开发
  • OpenHarmony平台驱动案例–PWM
http://www.xdnf.cn/news/683695.html

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