RK平台PWM开发总结

晟盈英才 2026-02-05 共85人围观

一、PWM基础原理与RK平台特性

（一）PWM核心原理

脉宽调制（PWM，Pulse Width Modulation）通过微处理器数字输出控制模拟电路，核心是调整输出波形的周期（信号重复的时间间隔）和占空比（一个周期内高电平持续时间占比），实现对电压、亮度等物理量的精准调控，广泛应用于测量、通信、功率控制等领域。

（二）RK平台PWM关键特性

1.支持模式：共3种模式，不同模式用途差异显著

◦Continuous mode（连续模式）：持续输出固定周期和占空比的波形，是最常用模式，主要用于背光控制、电机调速等场景

◦One-shot mode（单触发模式）：仅输出一个完整波形后停止，适用于单次触发的控制场景（如单次脉冲信号触发）

◦Capture mode（捕获模式）：用于捕获外部输入波形的高低电平宽度，典型应用是红外遥控解码（配合中断实现键值识别）

1.硬件配置：内置4通道，每个通道对应独立控制单元，支持多设备同时使用PWM功能

2.内核兼容性：覆盖Linux 3.10、4.4及以上（含4.19）内核版本，不同版本在驱动接口、DTS配置上存在差异

二、RK平台PWM开发操作流程

（一）驱动相关配置

1.驱动文件路径与差异

◦统一路径：drivers/pwm/pwm-rockchip.c（所有内核版本通用）

◦内核版本差异：

Linux 3.10：使用原始接口（pwm_config()、pwm_enable()、pwm_disable()），仅支持Continuous mode

Linux 4.4及以上（含4.19）：将参数配置与使能/禁用封装为pwm_apply_state()函数，支持一次修改多个参数（周期、占空比、极性），效率更高，同样仅支持Continuous mode

1.DTS节点配置：需根据内核版本调整参数数量，与“pwm-cells”值对应

backlight: backlight { compatible ="pwm-backlight"; pwms = <&pwm0 0250000>; brightness-levels = <01...255>;// 256级亮度，0~255对应0%~100%占空比 default-brightness-level = <200>;// 默认亮度（第200级） enable-gpios = <&gpio1 13GPIO_ACTIVE_HIGH>;// 背光使能引脚};

◦参数说明

参数1：index（通道索引），默认0（RK平台每个PWM芯片仅1个通道）

参数2：周期（单位：ns），如25000ns对应40KHz频率

参数3：极性（可选），PWM_POLARITY_INVERTED表示负极性，仅“pwm-cells=3”时需配置

◦版本差异示例

Linux 3.10（pwm-cells=2）：pwms = <&pwm 0 25000>;

Linux 4.4/4.19（pwm-cells=3）：pwms = <&pwm 0 25000 PWM_POLARITY_INVERTED>;

◦背光场景扩展配置：需添加亮度等级、默认亮度、使能引脚等参数，示例如下

（二）PWM工作流程（以Linux 4.4为例，Continuous mode）

1.状态应用（Apply State）：触发PWM参数配置流程，先判断是否需要加锁

◦需加锁：先执行Lock操作，避免配置过程中参数被篡改

◦无需加锁：直接进入参数配置

1.参数配置

◦必选：配置周期（Period）和占空比（Duty Cycle）

◦可选：若支持极性配置（pwm-cells=3），设置极性（Normal/Inverted）

1.锁操作：若之前加锁，配置完成后执行Unlock

2.使能/禁用控制

◦需使能（Enable PWM=yes）：执行Enable操作，PWM开始输出波形

◦需禁用（Enable PWM=no）：执行Disable操作，PWM停止输出

1.状态同步（Sync State）：确保硬件状态与配置参数一致，完成流程

（三）用户空间使用（通过/sys/class/pwm接口）

1.导出PWM通道：进入/sys/class/pwm/pwmchip0/，执行echo 0 > export，生成pwm0目录（关闭通道执行echo 0 > unexport）

2.配置参数：进入pwm0目录，通过文件写入配置

◦周期：echo 10000 > period（10000ns=10μs，对应100KHz频率）

◦占空比：echo 5000 > duty_cycle（5000ns，占空比50%）

◦极性：echo normal > polarity（normal =正极性，inversed =负极性）

1.使能输出：echo 1 > enable（禁用执行echo 0 > enable）

三、RK平台PWM主要用途

（一）背光控制（最典型场景）

基于Continuous mode，通过调整PWM占空比控制背光亮度：

•正极性：亮度等级0~255对应占空比0%~100%（等级越高越亮）

•负极性：亮度等级与占空比反向（等级越高越暗）

•应用：显示屏背光调节，如手机、平板、电视等设备

（二）红外遥控解码（基于Capture mode）

1.原理：PWM捕获红外接收头输出的高低电平宽度，触发中断后CPU读取寄存器值，根据NEC编码协议（RK平台仅支持NEC）解码用户码和键值码

2.操作流程

&remotectl { handle_cpu_id = <2>;// 中断处理CPU核心（4核0~3，双核0~1） ir_key1{ rockchip,usercode = <0x4040>; rockchip,key_table = <0xf4KEY_UP>, <0xf1KEY_DOWN>;// 键值与功能映射 };};

◦打开调试开关：

echo1 > sys/module/rockchip_pwm_remotectl/parameters/code_print

◦记录键值：按下遥控器按键，通过打印获取usercode（如0x4040）和键值（如0xe9）

◦添加键值到DTS：在&remotectl {}节点中配置usercode和key_table，示例

（三）其他用途

•电机调速：通过调整PWM占空比控制电机转速（如风扇、小功率电机）

•电压调节（PWM Regulator）：配合电源管理模块，输出不同占空比的PWM信号实现电压动态调整

四、常见问题与解决方案

（一）U-Boot与Kernel衔接问题

1.问题现象：U-Boot中使用PWM调压后，进入Kernel阶段PWM失效（如电压不足死机）

2.原因：

◦Kernel未同步U-Boot阶段的PWM硬件状态（如clock count）

◦两者时钟源频率、极性、周期配置不一致

1.解决方案

◦更新驱动文件：drivers/pwm/pwm-rockchip.c

◦统一配置：U-Boot与Kernel的GPLL时钟频率（PWM时钟挂在GPLL下）、极性、周期保持一致；U-Boot频率通过开机log查看，Kernel频率通过cat /sys/kernel/debug/clock/clock_tree | grep gpll查看

（二）PWM Regulator引脚上下拉配置问题

1.问题现象：系统重启（reboot）后，PWM Regulator默认电压变化

2.原因：重启时GRF寄存器不复位，但PWM控制器复位，引脚上下拉配置为“none”导致状态异常

3.解决方案

// dtsi中定义pwm2_pin_pull_down: pwm2-pin-pull-down { rockchip,pins = <119RK_FUNC_1 &pcfg_pull_down>;};// dts中覆盖&pwm2 { status ="okay"; pinctrl-names ="active"; pinctrl-0= <&pwm2_pin_pull_down>;};