pwm驱动原理和代码实现

学这个pwm真是非常曲则，首先是看s3c2440的datasheet，全英文的，并且还有硬件的时序图（非常多是硬件的工作原理，和软件控制不相关）。

看了非常久加上网上看了资料才把这个pwm弄通。

当然，当中牵扯到了几个知识，基本都弄通了。后面会通过blog一一列出来。

第一个知识点：I/O映射和内存映射所牵扯到的知识点。包含统一编址和独立编址，以及linux下怎么对这两种方式编程，以及这两种方式下怎么訪问外设。

第二个知识点：映射到内存哪里？怎么映射？所以就涉及到linux内核的内存分布问题，顺便也分析了几个内核内存分配函数的差别。

这里对几个涉及到的知识点不展开来分析，后面会具体解说下。

这里仅仅对pwm的工作原理和驱动分析下。

我最開始有写个简单的峰鸣器驱动，不能调频率的：s3c2440 杂项驱动实现蜂鸣器里面用杂项设备驱动使峰鸣器工作。当然里面都是调用了s3c2440下提供的读写函数。

这个对移植来说不是非常好。我这篇blog是用通用的函数从底层一步步使pwm工作的。

首先是说下mini2440,我用的开发板是mini2440的。也就是s3c2440处理器。

最開始我还不知道s3c2440是一款cpu，我在linux源代码的 arch/arm平台中找到了s3c2440。然后我才找资料了解了下s3c2440处理器。当中基本的是了解s3c2440的I/O编址，s3c2440是统一编址事实上就是内存映射了。

s3c2440提供了__raw_readl() 等函数来读写I/O。我在s3c2440系统自带的管脚宏和函数blog也分析过这些函数的源代码（好像有点乱）。我这里不用s3c2440提供的系统I/O操作函数，自己映射地址。用通用的ioread()系列函数来操作port；

首先是pwm的工作原理，这个能够看下我转载的一篇blog。简明扼要的讲清楚了pwm的工作原理：pwm的工作原理；当然也能够看看芯片的datasheet，总之看懂了就感觉非常easy了。

以下直接上代码：

regAddr.h代码

 #ifndef __REG_ADDR_H__
 #define __REG_ADDR_H_

 /*
#define GPBCON ((volatile unsigned long*)0x56000010)
#define GPBDAT ((volatile unsigned long*)0x56000014)

#define TCFG0 ((volatile unsigned long *)0x51000000)
#define TCFG1 ((volatile unsigned long *)0x51000004)

#define TCON  ((volatile unsigned long *)0x51000008)

#define TCNTB0  ((volatile unsigned long *)0x5100000c)
#define TCMPB0  ((volatile unsigned long *)0x51000010)
#define TCNTO0  ((volatile unsigned long *)0x51000014)
 */

 #define GPBCON ((unsigned long)0x56000010)
 #define GPBDAT ((unsigned long)0x56000014)

 #define TCFG0 ((unsigned long)0x51000000)
 #define TCFG1 ((unsigned long)0x51000004)

 #define TCON  ((unsigned long)0x51000008)

 #define TCNTB0  ((unsigned long)0x5100000c)
 #define TCMPB0  ((unsigned long)0x51000010)
 #define TCNTO0  ((unsigned long)0x51000014)

 #endif

主要是用宏来定义用到的几个寄存器地址。凝视了的是本来想用来直接操作数据的。只是后面的request_mem_region()函数用到的是unsigned long 的地址值，所以就换成以下的地址值；

pwm.h代码

 #ifndef __PWM_H__
 #define __PWM_H__

 #include "regAddr.h"

 #include<linux/init.h>
 #include<linux/module.h>
 #include<linux/cdev.h>
 #include<linux/errno.h>
 #include<linux/fs.h>
 #include<linux/device.h>
 #include<asm/io.h>
 #include<linux/ioport.h>

 #include <linux/kernel.h>
 #include <linux/delay.h>
 #include <linux/poll.h>
 #include <linux/interrupt.h>
 #include <mach/hardware.h>
 #include <plat/regs-timer.h>
 #include <mach/regs-irq.h>
 #include <asm/mach/time.h>
 #include <linux/clk.h>

 /*
 char devName[] = "yzh";
 dev_t major_num = 0;
 dev_t minor_num = 0;
 dev_t dev_num = -1;
 */
 #endif

主要是包括用到的头文件，以及全局变量（这几个全局变量放到了pwm.c文件里，方便调试），本来这个文件里还要声明使用到的函数，但由于主程序代码仅仅有一个pwm.c文件，所以不是必需搞这么复杂，假设有多个文件。各个文件都要相互訪问各个文件里的函数时，就须要把函数声明放在该文件里。

pwm.c代码

 #include"pwm.h"

 char devName[] = "yzh_pwm";
 dev_t major_num;
 dev_t minor_num;
 dev_t dev_num;

 struct cdev* devp = NULL;

 //static unsigned int *gpbdat = NULL;
 //static unsigned int *gpbcon = NULL;
 void* gpbdat;
 void* gpbcon;

 //tcfg0 是一级8位预分频器，tcfg0是二级8位预分频器
 void* tcfg0; //PLCK/(prescale + 1)
 void* tcfg1; //PLCK/(prescale + 1)/(diviervalue)

 //1、tcon设置启动定时器，此时把tcmpb0、tcntb0分别装入内部寄存器tcmp0、tcnt0。
 //2、tcnt0開始减1。tcnt0的值能够通过tcnto0获取到。当tcnt0和tcmp0相等时，定时器的输出反转；
 //3、tcnt0继续减1。当tcnt0等于0时，定时器的输出再次反转。并触发定时器中断。
 //4、tcnt0为0时，tcon假设设置为自己主动载入(tcmpb0、tcntb0自己主动载入到tcmp0、tcnt0)。则反复循环1～4步骤；
 void* tcon;
 void* tcntb0;
 void* tcmpb0;

void* map_addr(unsigned long start, unsigned long len, char *name)
 {
     if (!request_mem_region(start, len, name)){
         printk("in request_mem_region error, name:%s\n", name);
         return NULL;
     }
     return ioremap(start, len);
 }

// 对全部用到的寄存器地址进行映射
 int get_all_addr(void)
 {
 //  gpbdat = (unsigned int*)map_addr(GPBDAT, sizeof(unsigned int), "gpbdat");
 //  gpbcon  = (unsigned int *)map_addr(GPBCON,  sizeof(unsigned int), "gpbcon");

     gpbcon  = map_addr(GPBCON,  sizeof(unsigned int), "gpbcon");
     gpbdat  = map_addr(GPBDAT, sizeof(unsigned int), "gpbdat");
     tcfg0   = map_addr(TCFG0,  sizeof(unsigned int), "tcfg0");
     tcfg1   = map_addr(TCFG1,  sizeof(unsigned int), "tcfg1");
     tcon    = map_addr(TCON,  sizeof(unsigned int), "tcon");
     tcntb0  = map_addr(TCNTB0,  sizeof(unsigned int), "tcntb0");
     tcmpb0  = map_addr(TCMPB0,  sizeof(unsigned int), "tcmpb0");
     return 0;
 }

 int pwm_open(struct inode *inode, struct file* filp)
 {
     printk("in pwm_open!\n");
     return 0;
 }

//一般的峰鸣器。就是buzzer功能
void common_pwm(int start_stop)
 {
     unsigned int con, data;

     con = ioread8(gpbcon);
     con = con & (~3);
     con = con | 1;
     iowrite8(con, gpbcon);

     data = ioread8(gpbdat);

     if (!start_stop)
         data = data & (~1);
     else
         data = data | 1;

     iowrite8(data, gpbdat);
 }

//pwm寄存器的设置。这也是核心部分
int start_pwm(unsigned int cmd, unsigned long freq)
 {
     unsigned int con;
     unsigned int cfg0;
     unsigned int cfg1;
     unsigned int cnt_cmp = 0;
     unsigned int tcon_dat = 0;

     struct clk *clk_p;
     unsigned long pclk;

     //频率为0。普通的峰鸣器响
     if (0 == cmd){
         common_pwm(0);
         return 0;
     }

     //设置为tout0。 pwm输出
     con = ioread32(gpbcon);
     con = con & (~3);
     con = con | 2;
     iowrite32(con, gpbcon);

     //设置tcfg0
     cfg0 = ioread32(tcfg0);
     cfg0 = cfg0 & (~0xff);
     cfg0 = cfg0 | (50 -1) ; //设置分频为50，由于: PCLK/(prescale + 1)
     iowrite32(cfg0, tcfg0);

     //设置tcfg1
     cfg1 = ioread32(tcfg1);
     cfg1 = cfg1 & (~0xf);
     cfg1 = cfg1 | 3;      //设置二级分频为 1/16；PCLK/(prescale + 1)/diviervalue
     iowrite32(cfg1, tcfg1); // === PCLK/(50)/(16)

     //获取pclk，用来设置cnt、cmp
     clk_p = clk_get(NULL, "pclk");
     pclk = clk_get_rate(clk_p);
     cnt_cmp = (pclk/50/16)/freq;

     //设置tcntb0和tcmp0
     iowrite32(cnt_cmp, tcntb0);
     iowrite32((cnt_cmp >> 1), tcmpb0);

     //设置tcon
     tcon_dat = tcon_dat & (~0x1f);
     tcon_dat = tcon_dat | 0xb;
     iowrite32(tcon_dat, tcon);

     //设置tcon自己主动载入tcnt tcmp
     tcon_dat = tcon_dat & (~2);
     iowrite32(tcon_dat, tcon);

     return 0;
 }

int pwm_ioctl(struct inode* inode, struct file* filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)
 {
     printk("in pwm_ioctl!\n");

     if (0 == arg)//假设arg为0，表示仅仅有一个參数，则作为buzzer处理
         common_pwm(cmd);
     else
         start_pwm(cmd, arg);//arg作为freq

     return 0;
 }

 struct file_operations fops=
 {
     .owner = THIS_MODULE,
     .open  = pwm_open,
     .ioctl = pwm_ioctl,
 };

 static int __init pwm_init(void)
 {
     int ret;

     //struct class* myclass = NULL;

     printk("in pwm_init!\n");

     //dev_num = MKDEV(major_num, minor_num);

     ret = alloc_chrdev_region(&dev_num, 0, 1, devName);
         if (ret < 0){
             printk("alloc dev num failur!\n");
             return -EBUSY;
         }
         major_num = MAJOR(dev_num);
         minor_num = MINOR(dev_num);

     printk("major:%d, minor:%d, devnum:%d, devName:%s\n",
             major_num, minor_num, dev_num, devName);

     devp = cdev_alloc();
     cdev_init(devp, &fops);
     devp->owner = THIS_MODULE;
     ret = cdev_add(devp, dev_num, 1);
     if (ret){
         printk("Error %d adding cdev", ret);
         return -EINVAL;
     }

 // myclass = class_create(THIS_MODULE, devName);
 //            device_create(myclass, NULL, dev_num, NULL, devName);

     get_all_addr();//在这里调用，能够使驱动载入后就把一次性映射了地址。

不能在open中调用

     return 0;
 }

 static void __exit pwm_exit(void)
 {
     printk("in pwm_exit!\n");
     cdev_del(devp);
     unregister_chrdev_region(dev_num, 1);
 }   

 module_init(pwm_init);
 module_exit(pwm_exit);
 MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

上面就是主函数pwm.c。有些凝视了，一部分是由于想换个方式表达，一部分是由于mini2440是一块资源有限的设备。有些东西不具备(自己主动创建节点，好像就不具备)。还是比較简单的，就不具体唠叨了。

Makefile文件

 #####################################################
 ifneq ($(KERNELRELEASE),) 

     obj-m := pwm.o

 else 

 KERNELDIR := /home/yzh/work/s3c2440/linux/linux-2.6.32.2

 PWD:=$(shell pwd)   

 all:   

     make -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules   

 clean:   

     rm -rf *.ko *.o *.mod.c *.mod.o *.symvers  modules* 

 endif

Makefile文件是通用的

main.c代码

 #include<stdio.h>
 #include<stdlib.h>
 #include<fcntl.h>
 #include<errno.h>

 int main(int argc, char *argv[])
 {
     int ret, fd, cmd;
     unsigned long arg;

     fd = open("/dev/yzh", O_RDWR);

     if (fd < 0){
         printf("open /dev/yzh  error, erron:%d!\n", errno);
         return -1;
     }

     if(argc == 1)
         cmd = arg = 0;
     else if(argc == 2){
         cmd = atoi(argv[1]);
         arg = 0;
     }else{
         cmd = atoi(argv[1]);
         arg = atol(argv[2]);
     }

     ret =ioctl(fd, cmd, arg);

     if (ret < 0){
         printf("ioctl error!\n");
         return -1;
     }
     return 0;
 }

这是測试代码(要交叉编译  arm-linux-gcc xxxx)

分两种：

1、buzzer功能

a、./a.out  1 开启buzzer  ######  b、./a.out 关闭buzzer；

2、pwm功能

a、./a.out 1 freq 以pclk/50/16/freq的频率工作的pwm  ######  b、./a.out 0 关闭pwm。

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到这里全部的代码已经贴出来了，应该还是比較简单的。可是有两个问题：

1、不知道为什么在地址映射的时候，有时候会报错，映射不了。

我昨晚调试了非常久还是没用，今晚一载入就好了。我什么都没改动，我预计是s3c2440的资源有限，操作久了有些地址被占用了。映射不了。

2、pwm功能启动后，终端没用了，可是能一直工作。不知道这是不是个正常现象？我预计不是正常的，可我不知道怎么调试，由于没报不论什么错误或者警告。所以，假设知道的能够帮忙指点下。

谢谢！！

其它的倒没有什么问题了，仅仅是要注意不能自己主动创建节点，要手动创建： mknod /dev/yzh  c 253 0。參数 /dev/yzh就是设备文件，c表示字符设备，253是主设备号，0是次设备号。

自己主动创建内核会崩溃，应该不是代码本身的问题的吧（感觉是mini2440不支持）。

转载地址：http://blog.csdn.net/yuzhihui_no1/article/details/47010967