OpenHarmony：如何使用HDF平台驱动控制PWM

1、程序介绍

本程序是基于OpenHarmony标准系统编写的平台驱动案例：PWM

2、基础知识

2.1、PWM概述

PWM（Pulse Width Modulation）即脉冲宽度调制，是一种对模拟信号电平进行数字编码并将其转换为脉冲的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。通常情况下，在使用马达控制、背光亮度调节时会用到PWM模块。

在HDF框架中，PWM接口适配模式采用独立服务模式（如图1所示）。在这种模式下，每一个设备对象会独立发布一个设备服务来处理外部访问，设备管理器收到API的访问请求之后，通过提取该请求的参数，达到调用实际设备对象的相应内部方法的目的。独立服务模式可以直接借助HDF设备管理器的服务管理能力，但需要为每个设备单独配置设备节点，增加内存占用。

独立服务模式下，核心层不会统一发布一个服务供上层使用，因此这种模式下驱动要为每个控制器发布一个服务，具体表现为：

驱动适配者需要实现HdfDriverEntry的Bind钩子函数以绑定服务。

device_info.hcs文件中deviceNode的policy字段为1或2，不能为0。

PWM模块各分层作用：

接口层提供打开PWM设备、设置PWM设备周期、设置PWM设备占空时间、设置PWM设备极性、设置PWM设备参数、获取PWM设备参数、使能PWM设备、禁止PWM设备、关闭PWM设备的接口。

核心层主要提供PWM控制器的添加、移除以及管理的能力，通过钩子函数与适配层交互。

适配层主要是将钩子函数的功能实例化，实现具体的功能。

PWM独立服务模式结构图，如下图所示：

2.2、PWM驱动开发

2.2.1、PWM驱动开发接口

为了保证上层在调用PWM接口时能够正确的操作PWM控制器，核心层在//drivers/hdf_core/framework/support/platform/include/pwm/pwm_core.h中定义了以下钩子函数，驱动适配者需要在适配层实现这些函数的具体功能，并与钩子函数挂接，从而完成适配层与核心层的交互。

PwmMethod定义：

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struct PwmMethod { int32_t (*setConfig)(struct PwmDev *pwm, struct PwmConfig *config); int32_t (*open)(struct PwmDev *pwm); int32_t (*close)(struct PwmDev *pwm);};

PwmMethod结构体成员的钩子函数功能说明：

2.2.2、PWM驱动开发步骤

PWM模块适配包含以下四个步骤：

驱动实例化驱动入口。

配置属性文件。

实例化PWM控制器对象。

驱动调试。

我们以///drivers/hdf_core/adapter/khdf/linux/platform/pwm/pwm_adapter.c为例（该PWM驱动是建立于Linux PWM子系统基础上创建）。

2.2.2.1、驱动实例化驱动入口

 

驱动入口必须为HdfDriverEntry（在hdf_device_desc.h中定义）类型的全局变量，且moduleName要和device_info.hcs中保持一致。HDF框架会将所有加载的驱动的HdfDriverEntry对象首地址汇总，形成一个类似数组的段地址空间，方便上层调用。一般在加载驱动时HDF会先调用Bind函数，再调用Init函数加载该驱动。当Init调用异常时，HDF框架会调用Release释放驱动资源并退出。

PWM驱动入口开发参考：

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struct HdfDriverEntry g_hdfPwm = { .moduleVersion = 1, .moduleName = "HDF_PLATFORM_PWM", .Bind = HdfPwmBind, .Init = HdfPwmInit, .Release = HdfPwmRelease,};

HDF_INIT(g_hdfPwm);

2.2.2.2、配置属性文件

 

完成驱动入口注册之后，需要在device_info.hcs文件中添加deviceNode信息，deviceNode信息与驱动入口注册相关。本例以两个PWM控制器为例，如有多个器件信息，则需要在device_info.hcs文件增加对应的deviceNode信息。器件属性值与核心层PwmDev成员的默认值或限制范围有密切关系，比如PWM设备号，需要在pwm_config.hcs文件中增加对应的器件属性。

本次案例以rk3568为案例（即文件//vendor/lockzhiner/rk3568/hdf_config/khdf/device_info/device_info.hcs），添加deviceNode描述，具体修改如下：

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device_pwm :: device { device0 :: deviceNode { // 为每一个PWM控制器配置一个HDF设备节点 policy = 2; // 标识向内核和用户态发布服务 priority = 80; // 驱动启动优先级 permission = 0644; // 驱动创建设备节点权限 moduleName = "HDF_PLATFORM_PWM"; // 【必要】用于指定驱动名称，需要与期望的驱动Entry中的moduleName一致 serviceName = "HDF_PLATFORM_PWM_0"; // 【必要且唯一】驱动对外发布服务的名称 deviceMatchAttr = "linux_pwm_adapter_0"; // 【必要】用于配置控制器私有数据，要与pwm_config.hcs中对应控制器保持一致，具体的控制器信息在pwm_config.hcs中 } device1 :: deviceNode { policy = 2; priority = 80; permission = 0644; moduleName = "HDF_PLATFORM_PWM"; serviceName = "HDF_PLATFORM_PWM_1"; deviceMatchAttr = "linux_pwm_adapter_1"; } device2 :: deviceNode { policy = 2; priority = 80; permission = 0644; moduleName = "HDF_PLATFORM_PWM"; serviceName = "HDF_PLATFORM_PWM_2"; deviceMatchAttr = "linux_pwm_adapter_2"; } device3 :: deviceNode { policy = 2; priority = 80; permission = 0644; moduleName = "HDF_PLATFORM_PWM"; serviceName = "HDF_PLATFORM_PWM_3"; deviceMatchAttr = "linux_pwm_adapter_3"; } device4 :: deviceNode { policy = 2; priority = 80; permission = 0644; moduleName = "HDF_PLATFORM_PWM"; serviceName = "HDF_PLATFORM_PWM_4"; deviceMatchAttr = "linux_pwm_adapter_4"; }}

pwm_config.hcs 配置参考//vendor/lockzhiner/rk3568/hdf_config/khdf/platform/pwm_config.hcs，具体修改如下：

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root { platform { pwm_config { template pwm_device { // 【必要】配置模板，如果下面节点使用时继承该模板，则节点中未声明的字段会使用该模板中的默认值 serviceName = ""; // 对外服务名称，必须是唯一 match_attr = ""; // 【必要】需要和device_info.hcs中的deviceMatchAttr值一致 num = 0; // 【必要】设备号 }

device_pwm_0x00000000 :: pwm_device { // 存在多个设备时，请逐一添加相关HDF节点和设备节点信息。 num = 0; match_attr = "linux_pwm_adapter_0"; // 【必要】需要和device_info.hcs中的deviceMatchAttr值一致 }

device_pwm_0x00000001 :: pwm_device { num = 1; match_attr = "linux_pwm_adapter_1"; }

device_pwm_0x00000002 :: pwm_device { num = 2; match_attr = "linux_pwm_adapter_2"; }

device_pwm_0x00000003 :: pwm_device { num = 3; match_attr = "linux_pwm_adapter_3"; }

device_pwm_0x00000004 :: pwm_device { num = 4; match_attr = "linux_pwm_adapter_4"; } } }}

2.2.2.3、实例化PWM控制器对象

完成驱动入口注册之后，下一步就是以核心层PwmDev对象的初始化为核心，包括驱动适配者自定义结构体（传递参数和数据），实例化PwmDev成员PwmMethod（让用户可以通过接口来调用驱动底层函数），实现HdfDriverEntry成员函数（Bind、Init、Release）。

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static int32_t HdfPwmOpen(struct PwmDev *pwm);static int32_t HdfPwmClose(struct PwmDev *pwm);static int32_t HdfPwmSetConfig(struct PwmDev *pwm, struct PwmConfig *config);

// 定义PwmDev成员PwmMethod，实现相应接口struct PwmMethod g_pwmOps = { .setConfig = HdfPwmSetConfig, .open = HdfPwmOpen, .close = HdfPwmClose,};

static int32_t HdfPwmBind(struct HdfDeviceObject *obj);static int32_t HdfPwmInit(struct HdfDeviceObject *obj){ ...... pwm->cfg.number = 0; pwm->num = num; pwm->method = &g_pwmOps; // 将PwmMethod绑定到pwm->method pwm->busy = false; ret = PwmDeviceAdd(obj, pwm); // 添加Pwm设备到PWM列表中 if (ret != HDF_SUCCESS) { HDF_LOGE("%s: error probe, ret is %d", __func__, ret); OsalMemFree(pwm); } ......}static void HdfPwmRelease(struct HdfDeviceObject *obj);

2.2.2.4、驱动调试

 

建议先在Linux下修改确认，再移植到OpenHarmony。

2.3、PWM应用开发

通常情况下，在使用马达控制、背光亮度调节时会用到PWM模块。

2.3.1、接口说明

PWM模块提供的主要接口如下表所示，具体API详见//drivers/hdf_core/framework/include/platform/pwm_if.h。

PwmConfig结构体介绍如下所示：

PWM驱动API接口功能介绍如下所示：

（1）PwmOpen

在操作PWM设备时，首先要调用PwmOpen获取PWM设备句柄，该函数会返回指定设备号的PWM设备句柄。

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DevHandle PwmOpen(uint32_t num);

PwmOpen参数定义如下：

PwmOpen返回值定义如下：

假设系统中的PWM设备号为0，获取该PWM设备句柄的示例如下：

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uint32_t num = 0; // PWM设备号DevHandle handle = NULL;

handle = PwmOpen(num); // 打开PWM 0设备并获取PWM设备句柄if (handle == NULL) { HDF_LOGE("PwmOpen: open pwm_%u failed.\n", num); return;}

（2）PwmClose

关闭PWM设备，系统释放对应的资源。

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void PwmClose(DevHandle handle);

PwmClose参数定义如下：

PwmClose返回值定义如下：

（3）PwmEnable

使能PWM设备。

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int32_t PwmEnable(DevHandle handle);

PwmEnable参数定义如下：

PwmEnable返回值定义如下：

（4）PwmDisable

禁用PWM设备。

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int32_t PwmDisable(DevHandle handle);

PwmDisable参数定义如下：

PwmDisable返回值定义如下：

（5）PwmSetPeriod

设置PWM设备周期

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int32_t PwmSetPeriod(DevHandle handle, uint32_t period);

PwmSetPeriod参数定义如下：

PwmSetPeriod返回值定义如下：

（6）PwmSetDuty

设置PWM设备占空时间。

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int32_t PwmSetDuty(DevHandle handle, uint32_t duty);

PwmSetDuty参数定义如下：

PwmSetDuty返回值定义如下：

（7）PwmSetPolarity

设置PWM设备极性。
 

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int32_t PwmSetPolarity(DevHandle handle, uint8_t polarity);

PwmSetDuty参数定义如下：

PwmSetDuty返回值定义如下：

（8）PwmSetConfig

设置PWM设备参数。
 

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int32_t PwmSetConfig(DevHandle handle, struct PwmConfig *config);

PwmSetConfig参数定义如下：

PwmSetConfig返回值定义如下：

（9）PwmGetConfig

获取PWM设备参数。

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int32_t PwmGetConfig(DevHandle handle, struct PwmConfig *config);

PwmGetConfig参数定义如下：

PwmGetConfig返回值定义如下：

 2.2.2、开发流程

使用PWM的一般流程如下图所示：
 

3、程序解析

3.1、准备工作

查看《凌蒙派-RK3568开发板排针说明表》（即Git仓库的//docs/board/凌蒙派-RK3568开发板排针说明表v1.0.xlsx），选中PWM7_IR（即GPIO0_C6）。

3.2、Linux内核解析

3.2.1、创建Linux内核Git

请参考《OpenHarmony如何为内核打patch》（即Git仓库的//docs/OpenHarmony如何为内核打patch.docx）。

3.2.2、修改设备树PWM7配置

修改//arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3568-lockzhiner.dtsi（即该目录是指已打Patch后的Linux内核，不是OpenHarmony主目录），具体如下所示：

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&pwm7 { status = "okay";};

3.2.3、创建内核patch

请参考《OpenHarmony如何为内核打patch》（即Git仓库的//docs/OpenHarmony如何为内核打patch.docx）。

3.2.4、替换OpenHarmony的内核patch

将制作出的kernel.patch替换到//kernel/linux/patches/linux-5.10/rk3568_patch/kernel.patch即可。

3.3、OpenHarmony配置树配置

该部分不用特殊配置，本开发案例已经编写好。

3.3.1、device_info.hcs

//vendor/lockzhiner/rk3568/hdf_config/khdf/device_info/device_info.hcs已定义好，具体如下：

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device_pwm :: device { device0 :: deviceNode { policy = 2; priority = 80; permission = 0644; moduleName = "HDF_PLATFORM_PWM"; serviceName = "HDF_PLATFORM_PWM_0"; deviceMatchAttr = "linux_pwm_adapter_0"; } device1 :: deviceNode { policy = 2; priority = 80; permission = 0644; moduleName = "HDF_PLATFORM_PWM"; serviceName = "HDF_PLATFORM_PWM_1"; deviceMatchAttr = "linux_pwm_adapter_1"; } device2 :: deviceNode { policy = 2; priority = 80; permission = 0644; moduleName = "HDF_PLATFORM_PWM"; serviceName = "HDF_PLATFORM_PWM_2"; deviceMatchAttr = "linux_pwm_adapter_2"; } device3 :: deviceNode { policy = 2; priority = 80; permission = 0644; moduleName = "HDF_PLATFORM_PWM"; serviceName = "HDF_PLATFORM_PWM_3"; deviceMatchAttr = "linux_pwm_adapter_3"; } device4 :: deviceNode { policy = 2; priority = 80; permission = 0644; moduleName = "HDF_PLATFORM_PWM"; serviceName = "HDF_PLATFORM_PWM_4"; deviceMatchAttr = "linux_pwm_adapter_4"; }}

注意：policy必须为2，表示对内核态和用户态提供服务。否则，应用程序无法调用。

3.3.2、pwm_config.hcs

//vendor/lockzhiner/rk3568/hdf_config/khdf/platform/pwm_config.hcs，具体内容如下：

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root { platform { pwm_config { template pwm_device { serviceName = ""; match_attr = ""; num = 0; }

device_pwm_0x00000000 :: pwm_device { num = 0; match_attr = "linux_pwm_adapter_0"; }

device_pwm_0x00000001 :: pwm_device { num = 1; match_attr = "linux_pwm_adapter_1"; }

device_pwm_0x00000002 :: pwm_device { num = 2; match_attr = "linux_pwm_adapter_2"; }

device_pwm_0x00000003 :: pwm_device { num = 3; match_attr = "linux_pwm_adapter_3"; }

device_pwm_0x00000004 :: pwm_device { num = 4; match_attr = "linux_pwm_adapter_4"; } } }}

注意：上述的num为PwmOpen(uint32_t num)，它是Linux PWM的排序序号（即PWM7的num是排列序号3，从0开始排序），不是特指PWM实际编号（即PWM7）。

3.4、OpenHarmony PWM平台驱动

在//drivers/hdf_core/adapter/khdf/linux/platform/pwm/pwm_adapter.c已编写对接Linux PWM驱动的相关代码，具体内容如下：

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struct HdfDriverEntry g_hdfPwm = { .moduleVersion = 1, .moduleName = "HDF_PLATFORM_PWM", .Bind = HdfPwmBind, .Init = HdfPwmInit, .Release = HdfPwmRelease,};

HDF_INIT(g_hdfPwm);

3.5、应用程序

3.5.1、pwm_test.c

PWM相关头文件如下所示：

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#include "pwm_if.h" // PWM标准接口头文件

主函数定义PWM接口调用，具体如下：

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int main(int argc, char* argv[]){ DevHandle handle = NULL; int32_t ret;...... // 打开pwm设备 handle = PwmOpen(m_pwm_device_id); if (handle == NULL) { PRINT_ERROR("PwmOpen failed\n"); return -1; }

// 配置pwm设备 ret = PwmSetCfg_Ext1(handle, m_pwm_period, m_pwm_duty, m_pwm_polarity, m_pwm_status, m_pwm_wave_number); // ret = PwmSetCfg_Ext2(handle, m_pwm_period, m_pwm_duty, m_pwm_polarity, m_pwm_status, m_pwm_wave_number); if (ret != 0) { PRINT_ERROR("PwmSetCfg_Ext failed and ret = %d\n", ret); // 关闭pwm设备 PwmClose(handle); return -1; }

printf("Pwm enable successful and pwm device id(%d), period(%d), duty(%d), polarity(%d), status(%d), number(%d)\n", m_pwm_device_id, m_pwm_period, m_pwm_duty, m_pwm_polarity, m_pwm_status, m_pwm_wave_number);

// 关闭pwm设备 PwmClose(handle);

return 0;}

其中，PwmSetCfg_Ext1函数定义如何配置PWM相关参数，具体如下所示：

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/**************************************************************** 函数名称: PwmSetCfg_Ext1* 说 明: 设置PWM相关属性，使用PwmSetConfig等接口* 参 数: * @handle: PWM设备句柄* @period: PWM设备周期* @duty: PWM设备占空时间* @polarity: PWM设备极性* @status: PWM使能/禁用* @number: PWM产生方波的数目* 返 回 值: 0为成功，反之为失败***************************************************************/int32_t PwmSetCfg_Ext1(DevHandle handle, uint32_t period, uint32_t duty, uint8_t polarity, uint8_t status, uint32_t number){ int32_t ret; struct PwmConfig config;

// 判断handle是否为空 if (handle == NULL) { PRINT_ERROR("handle is error\n"); return -1; }

// 获取pwm设备参数 ret = PwmGetConfig(handle, &config); if (ret != 0) { PRINT_ERROR("PwmGetConfig failed and ret = %d\n", ret); return -1; }

// 设置config config.period = period; config.duty = duty; config.polarity = polarity; config.status = status; config.number = number;

// 设置pwm设备参数 ret = PwmSetConfig(handle, &config); if (ret != 0) { PRINT_ERROR("PwmSetConfig failed and ret = %d\n", ret); return -1; }

return 0;}

3.5.2、BUILD.gn

编写应用程序的BUILD.gn，具体内容如下：

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import("//build/ohos.gni")import("//drivers/hdf_core/adapter/uhdf2/uhdf.gni")

print("samples: compile rk3568_pwm_test")ohos_executable("rk3568_pwm_test") { sources = [ "pwm_test.c" ] include_dirs = [ "$hdf_framework_path/include", "$hdf_framework_path/include/core", "$hdf_framework_path/include/osal", "$hdf_framework_path/include/platform", "$hdf_framework_path/include/utils", "$hdf_uhdf_path/osal/include", "$hdf_uhdf_path/ipc/include", "//base/hiviewdfx/hilog/interfaces/native/kits/include", "//third_party/bounds_checking_function/include", ]

deps = [ "$hdf_uhdf_path/platform:libhdf_platform", "$hdf_uhdf_path/utils:libhdf_utils", "//base/hiviewdfx/hilog/interfaces/native/innerkits:libhilog", ]

cflags = [ "-Wall", "-Wextra", "-Werror", "-Wno-format", "-Wno-format-extra-args", ]

part_name = "product_rk3568" install_enable = true}

3.5.3、参与应用程序编译

编辑//vendor/lockzhiner/rk3568/samples/BUILD.gn，开启编译选项。具体如下：

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"b05_platform_device_pwm/app:rk3568_pwm_test",

4、程序编译

建议使用docker编译方法，运行如下：

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hb set -root .hb set# 选择lockzhiner下的rk3568编译分支。hb build -f

5、运行结果

运行如下：

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# rk3568_pwm_test -P 40000000 -d 20000000 -p 0 -s 1 -n 1000000 -i 3pwm id: 3pwm period: 40000000pwm duty: 20000000pwm polarity: 0pwm status: 1pwm wave number: 1000000Pwm enable successful and pwm device id(3), period(40000000), duty(20000000), polarity(0), status(1), number(1000000)#

使用示波器连接排线的0_C6（即GPIO0_C6，即PWM7），可以看到如下：