Linux pwm子系统分析之二 gpio-pwm驱动实践

      在上面一章，我们介绍了pwm子系统的框架以及数据结构等内容，而pwm 子系统中pwm_chip的注册与注销接口也就是实现pwm_chip与pwm_device之间的关联，并将pwm_chip放入系统pwm_chip链表中，而这些接口实现也较简单，就没有展开说明。本章我们主要介绍如何实现一个pwm驱动，本章的目的如下：

1. 实现一个基于gpio的pwm chip驱动（即通过gpio模拟pwm）；
2. 为了让大家都可以验证该驱动，我们实现了一个虚拟的gpio controller驱动（在之前的linux gpio子系统专栏中已经说明如何实现一个虚拟的gpio controller），并借助sysfs文件系统提供的接口，为该虚拟gpio 控制器的输出值创建一个名为vgpio_out文件，我们可以通过查看该文件的值，确定是否输出高低电平；
3. 本次实现的驱动均在ubuntu16.04系统下验证通过；
4. 本次代码已放入gitee上（链接地址）

 

gpio-pwm功能设计说明

1. 该驱动可根据传递的gpio参数个数n，创建一个pwm_chip，并为该pwm_chip创建n个pwm device；
2. 本驱动使用高精度定时器hrtimer（精度为ns），实现周期控制gpio值，从而输出pwm信号。

 

gpio-pwm驱动涉及的知识点

1. Platform device、platform driver；
2. Pwm 子系统中pwm_chip添加接口

 

gpio-pwm数据结构说明

主要定义了pwm_gpio_chip、pwm_gpio_device_data两个数据结构，其中:

1. struct pwm_gpio_device_data表示一个gpio对应的pwm device，该数据结构中包含一个高精度定时器、gpio号、当前设置的gpio值、对应的pwm_device、定时器是否启用标志is_actived;
2. Struct pwm_gpio_chip对应gpio pwm控制器，包含该gpio pwm控制器所支持的pwm个数，每一个pwm对应的struct pwm_gpio_device_data类型的变量。

 

 

Gpio-pwm接口实现说明

定时器超时处理函数

     该接口中实现对gpio的设置，并进行下一次定时器超时时间的设置，根据pwm_device的period、duty_cycle的值驱动定时器的超时事件；

Pwm_ops相关接口的设置

request接口实现gpio的request操作；

free接口实现gpio的free操作，同时若定时器未取消，还需要完成定时器的取消操作

enable接口实现高精度定时器的设置，并启动定时器；

disable接口实现高精度定时器的取消操作；

config接口实现pwm的period、duty_cycle值的设置操作。

 

Platform driver

Platform driver的probe接口中实现pwm个数以及gpio值的获取，并调用pwmchip_add完成pwm chip的注册操作；

Platform driver的remove接口完成pwm chip的注销等操作。

如下为具体代码

 

 

关于虚拟gpio chip相关的驱动代码，此处不再细述，感兴趣的童鞋可参看我之前gpio相关的文章。

编译步骤：

在代码的顶级目录执行make&&make install，则在images下即为构建完成的文件。

 

测试验证

1. 完成virt gpio controller相关的platform device、platform driver相关驱动的insmod，完成该操作后，则在/sys/class/gpio中即可看到该虚拟gpio控制器；insmod virt_gpio_platform/virt_gpio_dev.ko insmod virt_gpio_chip/virt_gpio.ko
2. 完成pwm-gpio对应的platform device、platform driver相关驱动的insmod，完成操作后，则在/sys/class/pwm中即可看到我们创建的pwmchip insmod pwm_gpio_platform/pwm_gpio_platform.ko insmod pwm_gpio/pwm_gpio.ko
3. 执行如下命令，即可开启pwm-gpio
4. 开启pwm-gpio后，我们可以查看虚拟gpio控制器的gpio out文件，确认是否生效，该文件的路径如下：/sys/devices/platform/virt_gpio_dev/vgpio_out
5. 关闭pwm-gpio,只需执行echo 0 >/sys/class/pwm/pwmchip0/pwm1/enable即可。

 

    本篇文章我们主要实现一个基于gpio的pwm驱动，实现通过控制gpio的值，完成模拟pwm输出，因我们是借助定时器实现的pwm输出，pwm输出的频率并不是绝对精准。至此我们完成了pwm子系统的分析，后续我们将进行iio或者pinctl子系统的介绍。

 

本篇文章涉及的代码已在ubuntu16.04上完成验证，代码链接：https://gitee.com/jerry_chg/pwm-gpio.git