SSU_PWM使用参考

REVISION HISTORY¶

Revision No.	Description	Date
1.0	Initial release	10/30/2022

1. 概述¶

1.1. 概述¶

PWM (Pulse Width Modulation) 模块通过改变占空比来改变输出的电流、电压进而控制电机转速、液晶屏调光等。

1.2. 说明¶

目前PWM支持的period范围：

pwm driver的period精度支持2档调节，普通模式精度范围为44Hz – 6MHz；设置更高的精度时在menuconfig中打开CONFIG_PWM_NEW选项，此时精度范围为0.000698Hz – 6MHz。

1.3. 频率和占空比¶

频率（frequency）

每秒钟信号从高电平到低电平再回到高电平的次数。
占空比（duty）

高电平持续时间和低电平持续时间之间的比例。

2. 驱动配置¶

2.1. DTSI配置¶

PWM在dtsi中的节点如下所示：

1. pwm {
2.     compatible = "sstar,pwm";
3.     reg = <0x1F203200 0x200>;
4.     npwm = <22>;
5.     clocks = <&CLK_pwm>;
6.     interrputs = <GIC_SPI INT_IRQ_PWM IRQ_TYPE_level_HIGH>;
7.     status = "ok";
8. };

2.2. 节点属性¶

PWM驱动支持的属性如下：

属性	描述	备注
compatible	用于匹配驱动进行驱动注册，需与代码中一致	禁止修改
reg	用于指定PWM寄存器bank的地址	不需要修改
interrupts	用于指定使用的硬件中断号及属性	不需要更改
clocks	用于指定使用的时钟源	不需要更改
npwm	用于指定PWM Channel的数量	不需要修改
status	用于选择是否使能PWM驱动	可根据需要修改，“ok”表示使能，“disable”表示不使能

2.3. KERNEL CONFIG¶

编译Kernel时：make menuconfig

Device Drivers-->
    [*] SStar SoC platform drivers-->
        [*] PWM driver
            [*] Support NEW PWM configuration

Support NEW PWM configuration:

开启该选项可以提高PWM设置的精度和范围，可以根据情况选择是否打开。不打开时PWM可以设置的范围为44Hz – 6MHz，打开时可以设置的范围为0.000698Hz – 6MHz。

2.4. PADMUX配置¶

在padmux.dtsi中配置mode格式如下图的，"<>"中第一个值为PAD值，第二个值为要设置的mode，第三个值为PAD在该mode下对应的功能，示例如下。

1. <PAD_PWM_OUT0    PINMUX_FOR_PWM_OUT0_MODE_1  MDRV_PUSE_PWM0>,
2. <PAD_PWM_OUT1    PINMUX_FOR_PWM_OUT1_MODE_1  MDRV_PUSE_PWM1>,
3. <PAD_PWM_OUT2    PINMUX_FOR_PWM_OUT2_MODE_1  MDRV_PUSE_PWM2>,
4. <PAD_PWM_OUT3    PINMUX_FOR_PWM_OUT3_MODE_1  MDRV_PUSE_PWM3>,
5. <PAD_FUART_RX    PINMUX_FOR_PWM_OUT4_MODE_2  MDRV_PUSE_PWM4>,
6. <PAD_FUART_TX    PINMUX_FOR_PWM_OUT5_MODE_2  MDRV_PUSE_PWM5>,
7. <PAD_FUART_RTS   PINMUX_FOR_PWM_OUT6_MODE_2  MDRV_PUSE_PWM6>,
8. <PAD_FUART_CTS   PINMUX_FOR_PWM_OUT7_MODE_2  MDRV_PUSE_PWM7>,
9. <PAD_EMMC_DS     PINMUX_FOR_PWM_OUT8_MODE_2  MDRV_PUSE_PWM8>,
10. <PAD_EMMC_D4     PINMUX_FOR_PWM_OUT9_MODE_2  MDRV_PUSE_PWM9>,
11. <PAD_EMMC_D5     PINMUX_FOR_PWM_OUT10_MODE_2 MDRV_PUSE_PWM10>,
12. <PAD_EMMC_D6     PINMUX_FOR_PWM_OUT11_MODE_2 MDRV_PUSE_PWM11>,
13. <PAD_SAR_ADC_0   PINMUX_FOR_PWM_OUT12_MODE_1 MDRV_PUSE_PWM12>,
14. <PAD_SAR_ADC_1   PINMUX_FOR_PWM_OUT13_MODE_1 MDRV_PUSE_PWM13>,
15. <PAD_SAR_ADC_2   PINMUX_FOR_PWM_OUT14_MODE_1 MDRV_PUSE_PWM14>,
16. <PAD_SAR_ADC_3   PINMUX_FOR_PWM_OUT15_MODE_1 MDRV_PUSE_PWM15>,
17. <PAD_SAR_ADC_4   PINMUX_FOR_PWM_OUT16_MODE_1 MDRV_PUSE_PWM16>,
18. <PAD_SAR_ADC_5   PINMUX_FOR_PWM_OUT17_MODE_1 MDRV_PUSE_PWM17>,
19. <PAD_SAR_ADC_6   PINMUX_FOR_PWM_OUT18_MODE_1 MDRV_PUSE_PWM18>,
20. <PAD_SAR_ADC_7   PINMUX_FOR_PWM_OUT19_MODE_1 MDRV_PUSE_PWM19>,

2.5. 驱动路径¶

kernel/drivers/sstar/pwm/mdrv_pwm.c

3. 配置PWM输出（普通模式）¶

3.1. 普通精度设置¶

menuconfig中不开启PWM_NEW的情况下可以配置pwm周期与占空比的精度相对较低，建议开启PWM_NEW。这种模式下配置PWM的period的单位为Hz，duty的单位为百分比。

配置方法如下：

1. # 跳转到PWM控制目录
2. cd sys/class/pwm/pwmchip0/
3.
4. # 创建PWM0节点
5. echo 0 > export
6.
7. # 进入PWM0控制目录
8. cd pwm0
9.
10. # 设置周期为10000Hz
11. echo 10000 > period
12.
13. # 设置占空比为50%
14. echo 50 > duty_cycle
15.
16. # 设置极性为反向（不设置反向为echo normal > polarity）
17. echo inversed > polarity
18.
19. # 使能PWM0
20. echo 1 > enable

3.2. 高精度设置¶

在menuconfig中开启PWM_NEW选项时，PWM的period与duty_sycle配置的范围更大，精度也更高。配置方法与普通精度也不同，这种模式下配置PWM的period和duty_cycle使用纳秒为单位，所以要先计算周期和占空比的值。

要设置PWM0频率为10KHZ占空比为½，则：

period = 10⁹ ÷ 10000 = 100000

duty cycle = ½ × 100000 = 50000

要设置PWM1频率为30HZ占空比为½，则：

period = 10⁹ ÷ 30 = 33333333

duty cycle = ½ × 33333333 = 16666666

配置PWM：

1. # 跳转到PWM控制路径
2. cd sys/class/pwm/pwmchip0/
3.
4. # 创建PWM0节点 使用PAD_GPIO0
5. echo 0 >export
6.
7. # 进入PWM0控制路径
8. cd pwm0
9.
10. # 配置周期
11. echo 100000 >period
12.
13. # 设置占空比
14. echo 50000 >duty_cycle
15.
16. # 使能PWM0
17. echo 1 >enable

4. GROUP相关概念¶

4.1. Group功能（Sync mode）¶

Group功能可以同时对多个PWM进行控制（一个group有4个PWM通道），要使用PWM的Group功能需要将PWM加入到Group中。

Group	Group Member
Group0	PWM0、PWM1、PWM2、PWM3
Group1	PWM4、PWM5、PWM6、PWM7
Group2	PWM8、PWM9、PWM10、PWM11
Group3	PWM12、PWM13、PWM14、PWM15
Group4	PWM16、PWM17、PWM18、PWM19

可通过以下命令将一个PWM加入到Group中：

1.  echo PWM_ID enable > group_mode

之后对加入到Group的各个PWM进行配置再Enable，这时driver会将之前的配置一起下到寄存器中再Enable Group中的PWM，Group中的PWM会同时开始出配置的波形。

Group功能的典型应用是Sync mode（也叫马达模式），这个模式要求在同一个Group中的PWM的Period都相同，这样波形的周期就是同时开始同时结束，可以用来实现电机同步等功能。

4.2. period、begin、end¶

period是PWM的周期，开关PWM_NEW配置period的值单位不同，详见配置PWM输出（GROUP模式），配置方法如下：

1.  echo PWM_ID period > group_period

begin设置的是PWM 的shift值，这个值可以将PWM的相位相对于其他的PWM有一个偏移，end设置的是PWM的duty值，group中的duty与普通模式下不同，group中PWM的占空比需要将duty减去shift即end – begin。

Group中配置begin与shift的方法如下：

1.  echo PWM_ID end > group_end

2.  echo PWM_ID begin > group_begin

4.3. Hold功能¶

Group的Hold功能目前主要用于修改配置后，让之后输出的波形按修改的配置生效，起到切换作用。可以让加入到Group中的PWM在收到Hold命令后，停止当前波形的发送，切换发送新配置的波形。

Hold命令如下：

1.  echo GROUP_ID enable > group_hold

在Enable group波形正在输出时修改了PWM的配置（如：修改占空比之类），再使用Hold会将新配置导入到寄存器并输出新波形，这样不会影响到Group之间的PWM同步，具体操作方法见：配置PWM输出（GROUP模式）。

4.4. Round功能¶

Round功能可以让Group中的PWM输出完指定数量的周期波形后停止发送。Round命令如下：

1.  echo GROUP_ID round > group_round

4.5. Stop功能¶

Stop功能可以让当前Group中的PWM立即停止（不会等当前周期完成），PWM会维持结束时的电平。Stop命令如下：

1.  echo GROUP_ID enable > group_stop

5. 配置PWM输出（GROUP模式）¶

Group模式为了保持PWM之间的同步会将用户的配置先暂存，只有在Enable以及Hold中断触发时将用户的配置写到寄存器中才生效。

使用中需要Group在enable之后，更改PWM的period、begin、end的值时，先进行配置，再下Hold_mode_0使能命令来触发中断，将新的配置下到寄存器中来使其生效。

5.1. 普通精度设置¶

menuconfig中不开启PWM_NEW的情况下，配置pwm周期与占空比的精度相对较低，建议开启PWM_NEW。这种模式下配置PWM的period的单位为Hz，duty的单位为千分比。配置方法如下（注意：在同一个GROUP中的PWM的period要相同）：

1. # 进入马达模式控制目录
2. cd sys/devices/virtual/mstar/motor/
3.
4. # 将PWM1加入到GROUP模式中
5. echo 1 1 > group_mode
6.
7. # 设置PWM0的period为10000HZ
8. echo 0 10000 > group_period
9.
10. # 设置PWM0的duty为500‰
11. echo 0 500 > group_end
12.
13. # 设置PWM1的period为10000HZ
14. echo 1 10000 > group_period
15.
16. # 设置PWM1的shift为250‰
17. echo 1 250 > group_begin
18.
19. # 设置PWM1的duty为750‰
20. echo 1 750 > group_end
21.
22. # 启动Group0
23. echo 0 1 > group_enable
24.
25. # 更改PWM0的duty为750‰
26. echo 0 750 > group_end
27.
28. # 触发Group0 Hold中断使Enable之后的配置生效
29. echo 0 1 > group_hold
30.
31. # 配置Group0输出1000个周期的
32. echo 0 1000 > group_round

5.2. 高精度设置¶

menuconfig中开启PWM_NEW时，PWM的period与duty_sycle配置的范围更大，精度也更高。配置方法与普通精度也不同，这种模式下配置PWM的period和duty_cycle使用纳秒为单位，所以要先计算周期和占空比的值。