RK平台PWM开发总结

 

 

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

 

 

 

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backlight: backlight {    compatible = "pwm-backlight";    pwms = <&pwm0 0 25000 0>;    brightness-levels = <0 1 ... 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 13 GPIO_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

 

 

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&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 = <0xf4 KEY_UP>, <0xf1 KEY_DOWN>; // 键值与功能映射    };};

◦打开调试开关：

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echo 1 > 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

 

 

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// dtsi中定义pwm2_pin_pull_down: pwm2-pin-pull-down {    rockchip,pins = <1 19 RK_FUNC_1 &pcfg_pull_down>;};// dts中覆盖&pwm2 {    status = "okay";    pinctrl-names = "active";    pinctrl-0 = <&pwm2_pin_pull_down>;};

◦确认硬件默认上下拉：通过原理图查看引脚标识（“d”= 下拉，“u”= 上拉，如 RK3399 PWM2 引脚 GPIO1_C3/PWM2_d 为默认下拉）

 

 

◦DTS 配置引脚上下拉：在 dtsi 中定义 pinctrl，dts 中覆盖配置，示例

 

 

（三）PWM 波形示波器无法检测

 

1.第一步：检查 PWM 是否工作（通过 Counter Register 寄存器）

 

 

◦寄存器值变化：PWM 工作正常，问题在引脚

 

 

可能原因：iomux 配置错误（引脚功能未切换为 PWM）、io-domain 配置错误、外部硬件干扰

 

 

解决方案：重新配置 iomux 和 io-domain，排查硬件接线或干扰源

 

 

◦寄存器值无变化：PWM 工作异常，问题在核心配置

 

 

可能原因：时钟未使能、PWM 未使能、duty>period（占空比配置无效）、RK3368 未配置 GRF_SOC_CON15 寄存器 bit12=1

 

 

解决方案：使能时钟和 PWM，修正 duty 与 period 关系，RK3368 额外配置 GRF 寄存器

 

 

五、思维导图总结