Linux PWM 系统:驱动器、用户空间接口和应用程序开发390


脉宽调制 (PWM) 是一种控制电子设备输出的强大技术,它可以通过控制脉冲的宽度来调节功率输出。在 Linux 系统中,PWM 机制提供了对硬件 PWM 单元的访问,使应用程序能够生成精确的 PWM 波形并控制各种设备。

PWM 驱动器

Linux PWM 子系统通过设备驱动程序接口与硬件 PWM 控制器进行交互。这些驱动程序将硬件抽象层 (HAL) 映射到内核中可用的 sysfs 接口,允许用户空间应用程序访问和配置 PWM 单元。

Linux 中有许多不同的 PWM 驱动程序,例如:* linux-pwm-core:通用 PWM 驱动程序,支持各种硬件控制器。
* pwm-sunxi:适用于 Allwinner Sunxi SoC 的 PWM 驱动程序。
* pwm-imx:适用于 NXP SoC 的 PWM 驱动程序。

这些驱动程序负责管理 PWM 单元的硬件寄存器,提供中断处理并转换用户空间请求到硬件操作。

用户空间接口

为了使用户空间应用程序能够与 PWM 驱动程序交互,Linux 提供了以下用户空间接口:* /sys/class/pwm/:sysfs 接口,用于管理 PWM 单元。
* libudev:用于检测和管理设备的库,包括 PWM 单元。
* pwmsysfs:用于通过 sysfs 接口操作 PWM 单元的用户空间实用程序。

这些接口允许应用程序创建、配置和控制 PWM 波形,并从 PWM 单元接收事件。

应用程序开发

利用 Linux PWM 子系统,应用程序开发者可以创建强大的应用程序来控制各种电子设备。以下是使用 PWM 的一些常见应用程序:* LED 亮度控制:调节 LED 灯的亮度。
* 电机速度控制:使用 PWM 调节电机的速度。
* 声频生成:生成音频信号,例如蜂鸣声和音乐。
* 伺服控制:控制伺服电机的位置。

要开发使用 PWM 的应用程序,开发者可以使用 C 语言并利用 libudev 或 pwmsysfs 库。以下是一个示例代码片段,说明如何创建和配置 PWM 波形:```c
#include
#include
#include
#include
#include
int main() {
int fd = open("/sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0", O_RDWR);
if (fd < 0) {
perror("Failed to open PWM device");
return 1;
}
// 设置 PWM 频率为 50Hz
int duty = 50;
if (ioctl(fd, PWM_IOC_SET_DUTY_NS, &duty) < 0) {
perror("Failed to set PWM duty cycle");
close(fd);
return 1;
}
// 设置 PWM 周期为 10ms
int period = 10000000;
if (ioctl(fd, PWM_IOC_SET_PERIOD_NS, &period) < 0) {
perror("Failed to set PWM period");
close(fd);
return 1;
}
// 启用 PWM 输出
if (ioctl(fd, PWM_IOC_ENABLE, NULL) < 0) {
perror("Failed to enable PWM output");
close(fd);
return 1;
}
// 循环等待
while (1) {
// TODO: 编写控制 PWM 输出的代码
}
close(fd);
return 0;
}
```

2024-12-23


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