软件 pwm 作为 linux 内核模块答案

【问题标题】：Sofware pwm as linux kernel module软件 pwm 作为 linux 内核模块
【发布时间】：2015-06-05 10:47:01
【问题描述】：

我需要为 linux 内核实现 PWM 模块，它应该是高分辨率的（在我的 400MHz ARM cpu 上会超过 10kHz）谁能给我一个建议，我可以为此目的使用什么？内核版本为 2.6.28.9。设备没有硬件 PWM 驱动程序。现在我使用一个内核定时器，其频率由 CONFIG_HZ 设置。这个配置的默认值是100HZ，但对我来说太小了，最大值是4kHZ，但这仍然不够

【问题讨论】：

什么是“pwm”？那是哪个CPU？它有HPET吗？ en.wikipedia.org/wiki/High_Precision_Event_Timer
如果您想要更精确的时序，请使用硬件 PWM。软件会有太多的偏差、抖动等。即使付出巨大的努力，它也远非好（更不用说完美）。
脉宽调制en.wikipedia.org/wiki/Pulse-width_modulation我有基于ARM926EJ-S的CPU（NXPs ASC8848A），它没有HPET
@AaronDigulla：问题提到了 ARM 400MHz。 HPET 是特定于 x86 的（尽管新的 ARM 有类似的东西）。
许多 ARm 设备都包含带 PWM 输出的硬件定时器，但 ASC8848A 是为视频编码应用而设计的。它目前缺少数据表或手册，但可用信息并不表明它具有硬件 PWM。

标签： c linux linux-kernel embedded pwm

【解决方案1】：

Pulse-width modulation 在软件中很难做到。理论上，您所要做的就是在您的 CPU 中找到一个具有足够分辨率的计时器，附加一个 IRQ 处理程序并启动它。

如果您查看时钟，您会觉得无法在 400 MHz CPU 上执行 10 kHz PWM 感觉很疯狂 - 每个脉冲您将有 400000/10 = 40000 个 CPU 周期，这肯定够了吗？

也许不是。 linux内核使用中断本身来进行内核调用。然后你有其他中断（DMA，NMIs，其他计时器，...）。根据定时器中断的优先级，其中一些可以阻止它。这意味着网络操作或其他事情可能会延迟您的 IRQ 处理程序。如果您使用 Linux 内核 API 来处理中断，那么您会遇到更多问题：内核不会调用您的处理程序。相反，真正的 IRQ 处理程序将收集有关中断的一些信息并将其作为任务附加到链中。

最终，内核将查看该链并处理其中的任务。

另一个问题是 CPU 也不会立即响应 IRQ。有些操作码是你不能打断的。

这会导致很多抖动。

如果您想尝试它，那么您应该在汇编程序中编写自己的 IRQ 处理程序，该处理程序会执行所有处理 - 获取 IRQ 并写入新的输出值。不要使用标准的 linux 中断 API。然后你必须禁用这个定时器的中断 API（或者内核可能会删除你的处理程序）。

您必须使用在 CPU 中具有非常非常高优先级的计时器 - 任何可能延迟它的事情都会毁了您的一天。

即使您有 40K 的 CPU 周期可以使用：总有其他软件也想咬一口。所以你可能无法运行其他任何东西。

【讨论】：

【解决方案2】：

“如果你想要一些精确的时序，请使用硬件 PWM。软件会有太多的偏差、抖动等。即使付出巨大的努力，它也远非好（更不用说完美）。”

上述答案并不完全正确，尽管它显示了 PWM 的一些问题：

问题是，无论输出信号是来自硬件 PWM 发生器还是来自软件控制的 GPIO，应用程序必须在单个 PWM 周期内执行所有计算。否则，抖动将被观察为不正确的平均 PWM 值或不正确的平均信号相移。

换句话说，使用硬件 PWM 的唯一好处是计算可以与 PWM 脉冲边沿异步完成，但它们必须与 PWM 周期的开始/结束同步。

【讨论】：