【更适合初学者的开发板ELF 1】+ 5.PWM设备驱动舵机

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1.PWM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。

2.PWM驱动
Linux 内核提供了个 PWM 子系统框架，编写 PWM 驱动的时候一定要符合这个框架。 PWM子系统的核心是 pwm_chip 结构体，定义在文件 include/linux/pwm.h 中：

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：

舵机驱动：

舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分一般为0.5ms-2.5ms范围内的角度控制脉冲部分，总间隔为2ms。以180度角度伺服为例，那么对应的控制关系是这样的：

   0.5ms--------------0度；

   1.0ms------------45度；

   1.5ms------------90度；

   2.0ms-----------135度；

   2.5ms-----------180度；

硬件设计原理图，由芯片连接到蜂鸣器，如下所示：

同时在扩展IO中也引出了PWM引脚，连接示意图：

3.代码设计

1. #include <stdio.h>
   
2. #include <stdlib.h>
   
3. #include <unistd.h>
   
4. #include <fcntl.h>
   
5. #include <string.h>
   
6. 
   
7. #define PWM_PATH "/sys/class/pwm/pwmchip1"  
   
8. #define PWM_PIN "pwm0"  
   
9. 
   
10. void setPWM(int duty_cycle) {
    
11.     char path[100];
    
12.     int fd;
    
13. 
    
14.     // 构建duty_cycle文件路径
    
15.     snprintf(path, sizeof(path), "%s%s/duty_cycle", PWM_PATH, PWM_PIN);
    
16. 
    
17.     // 打开duty_cycle文件
    
18.     fd = open(path, O_WRONLY);
    
19.     if (fd < 0) {
    
20.         perror("Error opening duty_cycle");
    
21.         exit(-1);
    
22.     }
    
23. 
    
24.     // 写入duty_cycle值
    
25.     dprintf(fd, "%d", duty_cycle);
    
26. 
    
27.     // 关闭文件
    
28.     close(fd);
    
29. }
    
30. 
    
31. int main() {
    
32.     char period_path[100];
    
33.     int period_fd;
    
34. 
    
35.     // 构建period文件路径
    
36.     snprintf(period_path, sizeof(period_path), "%s%s/period", PWM_PATH, PWM_PIN);
    
37. 
    
38.     // 打开period文件
    
39.     period_fd = open(period_path, O_WRONLY);
    
40.     if (period_fd < 0) {
    
41.         perror("Error opening period");
    
42.         exit(-1);
    
43.     }
    
44. 
    
45.     // 设置PWM周期
    
46.     dprintf(period_fd, "%d", 20000000); // 假设周期为20ms
    
47. 
    
48.     // 关闭文件
    
49.     close(period_fd);
    
50. 
    
51.     // 循环控制舵机来回转动
    
52.     while (1) {
    
53.         setPWM(1500000); // 设置占空比为1.5ms
    
54.         usleep(1000000); // 延时1秒
    
55. 
    
56.         setPWM(2000000); // 设置占空比为2.0ms
    
57.         usleep(1000000); // 延时1秒
    
58.     }
    
59. 
    
60.     return 0;
    
61. }
    

复制代码

4.验证