PWM 子系统与 Host 驱动开发

用户空间（echo/cat）
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sysfs 接口（drivers/pwm/sysfs.c）
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PWM 核心层（drivers/pwm/core.c）  ← 状态管理、API 封装
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PWM Host 驱动（如 pwm-imx.c）    ← 只操作芯片寄存器
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硬件寄存器

drivers/pwm/
├── core.c          → pwm-core.ko     PWM 核心层：状态管理、API 实现、chip 注册
├── sysfs.c         → pwm-sysfs.ko    sysfs 接口：/sys/class/pwm 的读写处理
├── pwm-imx.c       → pwm-imx.ko      iMX 系列 PWM Host 驱动（本文重点）
└── pwm-fsl-ftm.c   → pwm-fsl-ftm.ko  Freescale FTM 定时器 PWM 驱动

/* drivers/pwm/pwm-imx.c */
static struct platform_driver imx_pwm_driver = {
    .driver = {
        .name           = "imx-pwm",
        .of_match_table = imx_pwm_dt_ids,   /* DTS 匹配表 */
    },
    .probe  = imx_pwm_probe,
    .remove = imx_pwm_remove,
};

static const struct of_device_id imx_pwm_dt_ids[] = {
    { .compatible = "fsl,imx1-pwm",  .data = &imx_pwm_data_v1 },
    { .compatible = "fsl,imx27-pwm", .data = &imx_pwm_data_v2 },
    { /* sentinel */ }
};

/* arch/arm/boot/dts/imx6ul.dtsi */
pwm7: pwm@020f8000 {
    compatible = "fsl,imx6ul-pwm", "fsl,imx27-pwm";  /* 两个字段，后者匹配通用驱动 */
    reg = <0x020f8000 0x4000>;
    interrupts = <GIC_SPI 116 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
    clocks = <&clks IMX6UL_CLK_PWM7>,
             <&clks IMX6UL_CLK_PWM7>;
    clock-names = "ipg", "per";
    #pwm-cells = <2>;
    status = "disabled";   /* 板级 dts 覆盖为 "okay" 才会触发 probe */
};

static int imx_pwm_probe(struct platform_device *pdev)
{
    const struct of_device_id *of_id =
        of_match_device(imx_pwm_dt_ids, &pdev->dev);
    const struct imx_pwm_data *data;
    struct imx_chip *imx;
    struct resource *r;
    int ret = 0;

    if (!of_id)
        return -ENODEV;

    data = of_id->data;   /* 取出匹配到的版本差异数据（v1/v2） */

    /* 1. 分配私有数据结构（devm 托管，remove 时自动释放） */
    imx = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*imx), GFP_KERNEL);
    if (imx == NULL)
        return -ENOMEM;

    /* 2. 获取功能时钟 */
    imx->clk_per = devm_clk_get(&pdev->dev, "per");
    if (IS_ERR(imx->clk_per)) {
        dev_err(&pdev->dev, "getting per clock failed with %ldn",
                PTR_ERR(imx->clk_per));
        return PTR_ERR(imx->clk_per);
    }

    /* 3. 填充 pwm_chip（核心层通用结构体） */
    imx->chip.ops  = data->ops;   /* 绑定 Host 驱动的寄存器操作函数 */
    imx->chip.dev  = &pdev->dev;
    imx->chip.base = -1;          /* -1：由内核自动分配 PWM 全局编号 */
    imx->chip.npwm = 1;           /* 该控制器管理 1 路 PWM */

    if (data->polarity_supported) {
        imx->chip.of_xlate       = of_pwm_xlate_with_flags;
        imx->chip.of_pwm_n_cells = 3;   /* 支持极性参数时，DTS 引用需 3 个 cell */
    }

    /* 4. 映射寄存器地址（DTS reg → 内核虚拟地址） */
    r = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
    imx->mmio_base = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, r);
    if (IS_ERR(imx->mmio_base))
        return PTR_ERR(imx->mmio_base);

    /* 5. 向 PWM 核心层注册 chip，触发 /sys/class/pwm/pwmchipN 创建 */
    ret = pwmchip_add(&imx->chip);
    if (ret < 0)
        return ret;

    platform_set_drvdata(pdev, imx);
    return 0;
}

struct imx_chip {
    struct clk      *clk_per;    /* 功能时钟句柄 */
    void __iomem    *mmio_base;  /* 寄存器虚拟基地址 */
    struct pwm_chip  chip;       /* 核心层通用结构体，必须嵌入 */
};

struct pwm_chip {
    struct device          *dev;
    struct list_head        list;
    const struct pwm_ops   *ops;       /* Host 驱动提供的操作函数集 */
    int                     base;      /* 第一路 PWM 的全局编号 */
    unsigned int            npwm;      /* 该 chip 管理的 PWM 路数 */
    struct pwm_device      *pwms;      /* 核心层分配的 pwm_device 数组 */
    struct pwm_device *(*of_xlate)(struct pwm_chip *pc,
                                   const struct of_phandle_args *args);
    unsigned int            of_pwm_n_cells;
};

static const struct pwm_ops imx_pwm_ops_v1 = {
    .enable  = imx_pwm_enable_v1,   /* 写使能寄存器，打开 PWM 输出 */
    .disable = imx_pwm_disable_v1,  /* 写使能寄存器，关闭 PWM 输出 */
    .config  = imx_pwm_config_v1,   /* 根据 duty_ns/period_ns 计算并写寄存器 */
    .owner   = THIS_MODULE,
};

/sys/class/pwm/
└── pwmchip0/           ← 对应一个 PWM 控制器
    ├── npwm            ← 只读，该 chip 的 PWM 通道总数
    ├── export          ← 写通道号，申请并创建 pwmN 子目录
    ├── unexport        ← 写通道号，释放通道
    └── pwm0/           ← export 后出现
        ├── period      ← 读写，周期（纳秒）
        ├── duty_cycle  ← 读写，高电平时长（纳秒，必须 ≤ period）
        ├── polarity    ← 读写，极性：normal / inversed
        └── enable      ← 读写，1=输出，0=停止

# 1. 申请 PWM 通道 0（创建 pwm0 目录）
echo 0 > /sys/class/pwm/pwmchip0/export

# 2. 设置周期（10000ns = 100kHz）
echo 10000 > /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0/period

# 3. 设置占空比（5000ns = 50%）
echo 5000 > /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0/duty_cycle

# 4. 使能输出
echo 1 > /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0/enable

# 5. 运行时动态调整占空比
echo 7500 > /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0/duty_cycle   # 75%

# 6. 关闭输出
echo 0 > /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0/enable

# 7. 释放通道
echo 0 > /sys/class/pwm/pwmchip0/unexport