一、PWM基礎(chǔ)原理與RK平臺(tái)特性

（一）PWM核心原理

脈寬調(diào)制（PWM，Pulse Width Modulation）通過(guò)微處理器數(shù)字輸出控制模擬電路，核心是調(diào)整輸出波形的周期（信號(hào)重復(fù)的時(shí)間間隔）和占空比（一個(gè)周期內(nèi)高電平持續(xù)時(shí)間占比），實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓、亮度等物理量的精準(zhǔn)調(diào)控，廣泛應(yīng)用于測(cè)量、通信、功率控制等領(lǐng)域。

（二）RK平臺(tái)PWM關(guān)鍵特性

1.支持模式：共3種模式，不同模式用途差異顯著

?Continuous mode（連續(xù)模式）：持續(xù)輸出固定周期和占空比的波形，是最常用模式，主要用于背光控制、電機(jī)調(diào)速等場(chǎng)景

?One-shot mode（單觸發(fā)模式）：僅輸出一個(gè)完整波形后停止，適用于單次觸發(fā)的控制場(chǎng)景（如單次脈沖信號(hào)觸發(fā)）

?Capture mode（捕獲模式）：用于捕獲外部輸入波形的高低電平寬度，典型應(yīng)用是紅外遙控解碼（配合中斷實(shí)現(xiàn)鍵值識(shí)別）

1.硬件配置：內(nèi)置4通道，每個(gè)通道對(duì)應(yīng)獨(dú)立控制單元，支持多設(shè)備同時(shí)使用PWM功能

2.內(nèi)核兼容性：覆蓋Linux 3.10、4.4及以上（含4.19）內(nèi)核版本，不同版本在驅(qū)動(dòng)接口、DTS配置上存在差異

二、RK平臺(tái)PWM開(kāi)發(fā)操作流程

（一）驅(qū)動(dòng)相關(guān)配置

1.驅(qū)動(dòng)文件路徑與差異

?統(tǒng)一路徑：drivers/pwm/pwm-rockchip.c（所有內(nèi)核版本通用）

?內(nèi)核版本差異：

Linux 3.10：使用原始接口（pwm_config()、pwm_enable()、pwm_disable()），僅支持Continuous mode

Linux 4.4及以上（含4.19）：將參數(shù)配置與使能/禁用封裝為pwm_apply_state()函數(shù)，支持一次修改多個(gè)參數(shù)（周期、占空比、極性），效率更高，同樣僅支持Continuous mode

1.DTS節(jié)點(diǎn)配置：需根據(jù)內(nèi)核版本調(diào)整參數(shù)數(shù)量，與“pwm-cells”值對(duì)應(yīng)

backlight: backlight {  compatible ="pwm-backlight";  pwms = <&pwm0?0250000>;  brightness-levels = <01...255>;// 256級(jí)亮度，0~255對(duì)應(yīng)0%~100%占空比 default-brightness-level = <200>;// 默認(rèn)亮度（第200級(jí)）  enable-gpios = <&gpio1?13GPIO_ACTIVE_HIGH>;// 背光使能引腳};

?參數(shù)說(shuō)明

參數(shù)1：index（通道索引），默認(rèn)0（RK平臺(tái)每個(gè)PWM芯片僅1個(gè)通道）

參數(shù)2：周期（單位：ns），如25000ns對(duì)應(yīng)40KHz頻率

參數(shù)3：極性（可選），PWM_POLARITY_INVERTED表示負(fù)極性，僅“pwm-cells=3”時(shí)需配置

?版本差異示例

Linux 3.10（pwm-cells=2）：pwms = <&pwm 0 25000>;

Linux 4.4/4.19（pwm-cells=3）：pwms = <&pwm 0 25000 PWM_POLARITY_INVERTED>;

?背光場(chǎng)景擴(kuò)展配置：需添加亮度等級(jí)、默認(rèn)亮度、使能引腳等參數(shù)，示例如下

（二）PWM工作流程（以Linux 4.4為例，Continuous mode）

1.狀態(tài)應(yīng)用（Apply State）：觸發(fā)PWM參數(shù)配置流程，先判斷是否需要加鎖

?需加鎖：先執(zhí)行Lock操作，避免配置過(guò)程中參數(shù)被篡改

?無(wú)需加鎖：直接進(jìn)入?yún)?shù)配置

1.參數(shù)配置

?必選：配置周期（Period）和占空比（Duty Cycle）

?可選：若支持極性配置（pwm-cells=3），設(shè)置極性（Normal/Inverted）

1.鎖操作：若之前加鎖，配置完成后執(zhí)行Unlock

2.使能/禁用控制

?需使能（Enable PWM=yes）：執(zhí)行Enable操作，PWM開(kāi)始輸出波形

?需禁用（Enable PWM=no）：執(zhí)行Disable操作，PWM停止輸出

1.狀態(tài)同步（Sync State）：確保硬件狀態(tài)與配置參數(shù)一致，完成流程

（三）用戶(hù)空間使用（通過(guò)/sys/class/pwm接口）

1.導(dǎo)出PWM通道：進(jìn)入/sys/class/pwm/pwmchip0/，執(zhí)行echo 0 > export，生成pwm0目錄（關(guān)閉通道執(zhí)行echo 0 > unexport）

2.配置參數(shù)：進(jìn)入pwm0目錄，通過(guò)文件寫(xiě)入配置

?周期：echo 10000 > period（10000ns=10μs，對(duì)應(yīng)100KHz頻率）

?占空比：echo 5000 > duty_cycle（5000ns，占空比50%）

?極性：echo normal > polarity（normal =正極性，inversed =負(fù)極性）

1.使能輸出：echo 1 > enable（禁用執(zhí)行echo 0 > enable）

三、RK平臺(tái)PWM主要用途

（一）背光控制（最典型場(chǎng)景）

基于Continuous mode，通過(guò)調(diào)整PWM占空比控制背光亮度：

?正極性：亮度等級(jí)0~255對(duì)應(yīng)占空比0%~100%（等級(jí)越高越亮）

?負(fù)極性：亮度等級(jí)與占空比反向（等級(jí)越高越暗）

?應(yīng)用：顯示屏背光調(diào)節(jié)，如手機(jī)、平板、電視等設(shè)備

（二）紅外遙控解碼（基于Capture mode）

1.原理：PWM捕獲紅外接收頭輸出的高低電平寬度，觸發(fā)中斷后CPU讀取寄存器值，根據(jù)NEC編碼協(xié)議（RK平臺(tái)僅支持NEC）解碼用戶(hù)碼和鍵值碼

2.操作流程

&remotectl {  handle_cpu_id = <2>;// 中斷處理CPU核心（4核0~3，雙核0~1）  ir_key1{    rockchip,usercode = <0x4040>;    rockchip,key_table = <0xf4KEY_UP>, <0xf1KEY_DOWN>;// 鍵值與功能映射  };};

?打開(kāi)調(diào)試開(kāi)關(guān)：

echo1 > sys/module/rockchip_pwm_remotectl/parameters/code_print

?記錄鍵值：按下遙控器按鍵，通過(guò)打印獲取usercode（如0x4040）和鍵值（如0xe9）

?添加鍵值到DTS：在&remotectl {}節(jié)點(diǎn)中配置usercode和key_table，示例

（三）其他用途

?電機(jī)調(diào)速：通過(guò)調(diào)整PWM占空比控制電機(jī)轉(zhuǎn)速（如風(fēng)扇、小功率電機(jī)）

?電壓調(diào)節(jié)（PWM Regulator）：配合電源管理模塊，輸出不同占空比的PWM信號(hào)實(shí)現(xiàn)電壓動(dòng)態(tài)調(diào)整

四、常見(jiàn)問(wèn)題與解決方案

（一）U-Boot與Kernel銜接問(wèn)題

1.問(wèn)題現(xiàn)象：U-Boot中使用PWM調(diào)壓后，進(jìn)入Kernel階段PWM失效（如電壓不足死機(jī)）

2.原因：

?Kernel未同步U-Boot階段的PWM硬件狀態(tài)（如clock count）

?兩者時(shí)鐘源頻率、極性、周期配置不一致

1.解決方案

?更新驅(qū)動(dòng)文件：drivers/pwm/pwm-rockchip.c

?統(tǒng)一配置：U-Boot與Kernel的GPLL時(shí)鐘頻率（PWM時(shí)鐘掛在GPLL下）、極性、周期保持一致；U-Boot頻率通過(guò)開(kāi)機(jī)log查看，Kernel頻率通過(guò)cat /sys/kernel/debug/clock/clock_tree | grep gpll查看

（二）PWM Regulator引腳上下拉配置問(wèn)題

1.問(wèn)題現(xiàn)象：系統(tǒng)重啟（reboot）后，PWM Regulator默認(rèn)電壓變化

2.原因：重啟時(shí)GRF寄存器不復(fù)位，但PWM控制器復(fù)位，引腳上下拉配置為“none”導(dǎo)致?tīng)顟B(tài)異常

3.解決方案

// dtsi中定義pwm2_pin_pull_down: pwm2-pin-pull-down {  rockchip,pins = <119RK_FUNC_1 &pcfg_pull_down>;};// dts中覆蓋&pwm2 {  status ="okay";  pinctrl-names ="active";  pinctrl-0= <&pwm2_pin_pull_down>;};

?確認(rèn)硬件默認(rèn)上下拉：通過(guò)原理圖查看引腳標(biāo)識(shí)（“d”=下拉，“u”=上拉，如RK3399 PWM2引腳GPIO1_C3/PWM2_d為默認(rèn)下拉）

?DTS配置引腳上下拉：在dtsi中定義pinctrl，dts中覆蓋配置，示例

（三）PWM波形示波器無(wú)法檢測(cè)

1.第一步：檢查PWM是否工作（通過(guò)Counter Register寄存器）

?寄存器值變化：PWM工作正常，問(wèn)題在引腳

可能原因：iomux配置錯(cuò)誤（引腳功能未切換為PWM）、io-domain配置錯(cuò)誤、外部硬件干擾

解決方案：重新配置iomux和io-domain，排查硬件接線或干擾源

?寄存器值無(wú)變化：PWM工作異常，問(wèn)題在核心配置

可能原因：時(shí)鐘未使能、PWM未使能、duty>period（占空比配置無(wú)效）、RK3368未配置GRF_SOC_CON15寄存器bit12=1

解決方案：使能時(shí)鐘和PWM，修正duty與period關(guān)系，RK3368額外配置GRF寄存器

五、思維導(dǎo)圖總結(jié)

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