SylixOS的imx1050平台PWM捕获驱动

1. 概述
   本文档是对IMXRT1050平台上的SylixOS PWM波的产生和捕获功能的详细分析。代码在IMXRT1050的板级支持包的“bsp_rt1050/SylixOs/driver/pwm/”目录下的pwm.c文件中，该文件会依赖于bsp_rt1050/SylixOs/driver/lib目录，这个目录是NXP官方提供的库文件。
   本文档描述的应用场景是这样的：PWM需要根据用户自己设置的参数，达到控制输出波形的频率和精确的周期个数，以达到控制3D打印机的目的。
2. PWM波的输出
   IMXRT1050包含4个PWM模块，每个子模块有3路，PWM_A/PWM_B/PWM_X, 如图 2.1所示。暂时只关心PWM_A/PWM_B。

图 2.1 PWM子模块
可以想象PWM只要确定一个上升沿和一个下降沿的时刻就能确定一个周期，从而可以确定一个频率的波形。因此需要用到一个定时器和几个比较器。如图 2.2所示显示的是中心对齐的波形产生示意图。设置VAL2和VAL3寄存器，作为比较器的值，当计数器的值匹配VAL2，PWM_A会产生一个上升边沿，当计数器的值匹配VAL3，PWM_A会产生一个下降沿，这样循环下去，PWM_A就会产生一连串波形。PWM_B同样如此。

图 2.2 PWM波形产生

3. PWM的捕获
   PWM同样可以设置为输入捕获功能。电路图如图 3.1所示。输入有两路，由INP_SEL控制。第一路直接输入捕获到电路，并可设置在输入波形的上升沿/下降沿/双边沿触发中断，在中断中可以关闭PWM用来实现控制输出波形周期数，第二路输入波形先经过一个8bit计数器，计数器记录输入波形双边沿个数，存储在EDGCNT里。可以设置期望比较值EDGCPM。比较器comparator比较EDGCNT和EDGCPM的值，当匹配时，reset边沿计数器的值，同时进入捕获电路。并可产生中断。第二路将很好的减少中断的次数，提高PWM的性能。捕获电路Circuit 0 Capture和Circuit 1 Capture将会交替工作。使能Arming Logic 将使捕获电路开始工作。
   
   图 3.1输入捕获功能逻辑

4. 代码编写
   4.1 编码思路
   PWM_A作为输出，PWM_B作为捕获输入。应用程序传两个参数，分别指定PWM_A输出波形的频率、PWM_B应该捕获的周期数。当PWM_B捕获到指定周期数，会触发中断处理函数，中断处理函数关闭PWM_A的输出波，这样就达到了控制输出周期的个数的目的。同时需要实现同步功能，即在中断函数中需要post一个信号量，告知pend的一方已经产生了指定个数的周期，并关闭了PWM_A。
   综上所述，应该实现一下几个函数：
    pwmConfig配置PWM输出功能
    pwmCaptureInputConfig 配置捕获功能
    pwmIsr 中断处理函数
    PWM_StopTimer 停止PWM输出功能
    PWM_StartTimer 打开PWM 输出功能
   除了中断处理函数，其他函数都可以挂在字符驱动函数pwmIoctl中。
   4.2 代码分析
   4.2.1 初始化部分
   程序清单 4.1
   /
   为pwm0创建同步信号量
   /

   _G_pwm[kPWM_Module_0].PWMC_CapSem = API_SemaphoreBCreate("pwm_sync",LW_FALSE,LW_OPTION_OBJECT_GLOBAL,LW_NULL);

if(LW_OBJECT_HANDLE_INVALID == _G_pwm[kPWM_Module_0].PWMC_CapSem)
{
PWM_DEBUG("Pwm API_SemaphoreBCreate Failed\n");
return (PX_ERROR);
}

/*
    初始化PWM0中断，用于pwm捕获
*/

PwmIRQ = PWM1_0_IRQn;
API_InterVectorSetPriority(BSP_IRQ_TO_VECTOR(PwmIRQ), LW_INTER_PRIO_LOWEST);
API_InterVectorConnect(BSP_IRQ_TO_VECTOR(PwmIRQ),(PINT_SVR_ROUTINE)__pwmIsr0,NULL,"pwm_isr0"); / 注册中断服务函数 /
API_InterVectorEnable(BSP_IRQ_TO_VECTOR(PwmIRQ));
4.2.2 __pwmIoctl

程序清单 4.2
static INT pwmIoctl (PLW_FD_ENTRY pFdEntry, INT iCmd, LONG lArg)
{
INT iRet;
INT iIrq;
PPWM_USER_CONFIG pPwmUserConfig;
PPWM_DUTY_CONFIG pPwmDutyConfig;
INT iModuleCtr;
PPWM_CAPTURE_CONFIG pCapParaCfg;
__PPWM_CONTROLER pPwmDev = (__PPWM_CONTROLER)pFdEntry->FDENTRY_pdevhdrHdr;

switch (iCmd) {
case PWM_MODE_SET:  /*  PWM 模式设置 */
    pPwmUserConfig = (__PPWM_USER_CONFIG)lArg;

    if(LW_NULL == pPwmUserConfig) 
    {
        return  (PX_ERROR);
    }

    iRet = __pwmConfig(pPwmDev->PWMC_pBase, pPwmUserConfig);
    break;
case PWM_STOP_SET:    /*  停止 PWM  */
    iModuleCtr     = (INT)lArg;
    if (iModuleCtr > kPWM_Control_Module_3 ||
        iModuleCtr < kPWM_Control_Module_0) 
    {
        PWM_DEBUG("larg error\r\n");
        return PX_ERROR;
    }

    PWM_StopTimer(pPwmDev->PWMC_pBase, iModuleCtr);
    iRet = ERROR_NONE;
    break;

case PWM_START_SET:     /*  打开 PWM  */                                      
    iModuleCtr     = (INT)lArg;

    if (iModuleCtr > kPWM_Control_Module_3 ||
        iModuleCtr < kPWM_Control_Module_0) 
    {
        PWM_DEBUG("larg error\r\n");
        return PX_ERROR;
    }

    PWM_StartTimer(pPwmDev->PWMC_pBase, iModuleCtr);
    iRet = ERROR_NONE;
    break;
case PWM_INCAPT_SET:   /*  捕获输入 */
    pCapParaCfg = (__PPWM_CAPTURE_CONFIG)lArg;
    iRet = __pwmCaptureInputConfig(pPwmDev->PWMC_pBase,pCapParaCfg);
    break;
case PWM_CAPT_WAITE: /*用于捕获同步*/
    iRet = API_SemaphoreBPend(_G_pwm[kPWM_Module_0].PWMC_CapSem,LW_OPTION_WAIT_INFINITE);       
    break;
default:
    return  (PX_ERROR);
}

return  (iRet);

}
4.3 捕获配部分
程序清单 4.3
static INT __pwmCaptureInputConfig (PWM_Type *pBase, __PPWM_CAPTURE_CONFIG pPwmCaptureConfig)
{
uint32_t irq;
uint32_t status = 0;

PWM_SetupInputCapture(pBase, pPwmCaptureConfig->subModule, pPwmCaptureConfig->pwmChannel, pPwmCaptureConfig->inputCaptureParams);
status = PWM_GetStatusFlags(pBase, pPwmCaptureConfig->subModule);

/*
    先清中断
*/
if(status & (PWM_STS_CFB0_MASK)) 
{
    //bspDebugMsg("PWM_ClearStatusFlags>>>>>>\n");
    PWM_ClearStatusFlags(pBase,pPwmCaptureConfig->subModule,status & (PWM_STS_CFB0_MASK));
}

/*
    中断的开启必须要在PWM_SetupInputCapture 配置之后，否则可能会出现配置没有完成就进入中断
*/
irq = PWM_GetEnabledInterrupts(pBase, kPWM_Module_0);   
PWM_EnableInterrupts(pBase, kPWM_Module_0, (uint32_t)(irq | PWM_INTEN_CB0IE(1) |PWM_INTEN_CB1IE(1)));
/*
    使配置生效
*/
PWM_SetPwmLdok(pBase, 1 << kPWM_Module_0, LW_TRUE);

return (ERROR_NONE);

}

4.4 中断部分
程序清单 4.4
static irqreturn_t __pwmIsr0(PVOID pvArg, ULONG ulVector)
{
uint32_t status = 0;

status = PWM_GetStatusFlags(_G_pwm[kPWM_Module_0].PWMC_pBase, kPWM_Module_0);

if(status & PWM_STS_CFB0_MASK) //clear int
{
PWM_ClearStatusFlags(_G_pwm[kPWM_Module_0].PWMC_pBase, kPWM_Module_0,status & PWM_STS_CFB0_MASK);
    PWM_StopTimer(_G_pwm[kPWM_Module_0].PWMC_pBase,1 << kPWM_Module_0);
}

if(status & PWM_STS_CFB1_MASK) //clear int
{
PWM_ClearStatusFlags(_G_pwm[kPWM_Module_0].PWMC_pBase, kPWM_Module_0,status & PWM_STS_CFB1_MASK);
    PWM_StopTimer(_G_pwm[kPWM_Module_0].PWMC_pBase,1 << kPWM_Module_0);
    //_DebugFormat(__PRINTMESSAGE_LEVEL, "2");
}

API_SemaphoreBPost(_G_pwm[kPWM_Module_0].PWMC_CapSem);

return  (LW_IRQ_HANDLED);

}