OpenHarmony：如何使用HDF平台驱动控制PWM 原创精华

福州市凌睿智捷电子有限公司

发布于 2023-9-13 10:37

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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

目前已在凌蒙派-RK3568开发板跑通。详细资料请参考官网：https://gitee.com/Lockzhiner-Electronics/lockzhiner-rk3568-openharmony/tree/master/samples/b05_platform_device_pwm

详细资料请参考官网：

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：

OpenHarmony：如何使用HDF平台驱动控制PWM-鸿蒙开发者社区

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：

struct PwmMethod {
    int32_t (*setConfig)(struct PwmDev *pwm, struct PwmConfig *config);
    int32_t (*open)(struct PwmDev *pwm);
    int32_t (*close)(struct PwmDev *pwm);
};
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PwmMethod结构体成员的钩子函数功能说明：
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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：

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

HDF_INIT(g_hdfPwm);
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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：

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

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";
            }
        }
    }
}
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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）。

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);
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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：
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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。

DevHandle PwmOpen(uint32_t num);
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PwmOpen参数定义如下：
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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：

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;
}
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（2）PwmClose

关闭PWM设备，系统释放对应的资源。

void PwmClose(DevHandle handle);
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PwmClose参数定义如下：
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PwmClose返回值定义如下：

（3）PwmEnable

使能PWM设备。

int32_t PwmEnable(DevHandle handle);
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PwmEnable参数定义如下：
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PwmEnable返回值定义如下：

（4）PwmDisable

禁用PWM设备。

int32_t PwmDisable(DevHandle handle);
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PwmDisable参数定义如下：
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PwmDisable返回值定义如下：

（5）PwmSetPeriod

设置PWM设备周期

int32_t PwmSetPeriod(DevHandle handle, uint32_t period);
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PwmSetPeriod参数定义如下：
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PwmSetPeriod返回值定义如下：

（6）PwmSetDuty

设置PWM设备占空时间。

int32_t PwmSetDuty(DevHandle handle, uint32_t duty);
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PwmSetDuty参数定义如下：
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PwmSetDuty返回值定义如下：

（7）PwmSetPolarity

设置PWM设备极性。

int32_t PwmSetPolarity(DevHandle handle, uint8_t polarity);
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PwmSetDuty参数定义如下：
OpenHarmony：如何使用HDF平台驱动控制PWM-鸿蒙开发者社区
PwmSetDuty返回值定义如下：

（8）PwmSetConfig

设置PWM设备参数。

int32_t PwmSetConfig(DevHandle handle, struct PwmConfig *config);
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PwmSetConfig参数定义如下：
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PwmSetConfig返回值定义如下：

（9）PwmGetConfig

获取PWM设备参数。

int32_t PwmGetConfig(DevHandle handle, struct PwmConfig *config);
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PwmGetConfig参数定义如下：
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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：

OpenHarmony：如何使用HDF平台驱动控制PWM-鸿蒙开发者社区

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：

&pwm7 {
	status = "okay";
};
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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：

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";
   }
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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：

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";
            }
        }
    }
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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：

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

HDF_INIT(g_hdfPwm);
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3.5、应用程序

3.5.1、pwm_test.c

PWM相关头文件如下所示：

#include "pwm_if.h"                 // PWM标准接口头文件
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主函数定义PWM接口调用，具体如下：

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

/***************************************************************
* 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;
}
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3.5.2、BUILD.gn

编写应用程序的BUILD.gn，具体内容如下：

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
}
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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：

"b05_platform_device_pwm/app:rk3568_pwm_test",
1.

4、程序编译

建议使用docker编译方法，运行如下：

hb set -root .
hb set
# 选择lockzhiner下的rk3568编译分支。
hb build -f
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5、运行结果

运行如下：

# rk3568_pwm_test -P 40000000 -d 20000000 -p 0 -s 1 -n 1000000 -i 3
pwm id:             3
pwm period:         40000000
pwm duty:           20000000
pwm polarity:       0
pwm status:         1
pwm wave number:    1000000
Pwm enable successful and pwm device id(3), period(40000000), duty(20000000), polarity(0), status(1), number(1000000)
#
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使用示波器连接排线的0_C6（即GPIO0_C6，即PWM7），可以看到如下：

OpenHarmony：如何使用HDF平台驱动控制PWM-鸿蒙开发者社区

分类

OpenHarmony

标签

openHarmony

已于2023-9-13 11:57:02修改

6条回复

按时间正序

按时间倒序

红叶亦知秋

适配不易，必须点赞

2023-9-13 14:19:41

笨笨的婧婧

这个示波器很有年代感

2023-9-13 18:53:40

香菜太难吃了

先学下Linux

2023-9-14 11:28:21

真庐山升龙霸

其他开发板可以用吗

2023-9-15 11:21:19

Hello_Kun

赞！文字写得很详细。有个小小的疑问还望解答： PwmOpen(num=3) 怎么就对应PWM7的，适配时hcs中描述了0-4，那么我有PWM0，一共6通道（PWM0_(0-5)），这个又怎么确定PwmOpen( num)与通道的关系呢？

2023-12-27 11:43:06

Hello_Kun 回复了真庐山升龙霸

其他开发板可以用吗

Linux驱动这块几乎都可以用。hdf都写好了，配置一下hcs、设备树就可以

2023-12-27 11:44:08

51CTO

51CTO博客

51CTO学堂

OpenHarmony：如何使用HDF平台驱动控制PWM 原创 精华

1、程序介绍

2、基础知识

2.1、PWM概述

2.2、PWM驱动开发

2.2.1、PWM驱动开发接口

2.2.2、PWM驱动开发步骤

2.2.2.1、驱动实例化驱动入口

2.2.2.2、配置属性文件

2.2.2.3、实例化PWM控制器对象

2.2.2.4、驱动调试

2.3、PWM应用开发

2.3.1、接口说明

（1）PwmOpen

（2）PwmClose

（3）PwmEnable

（4）PwmDisable

（5）PwmSetPeriod

（6）PwmSetDuty

（7）PwmSetPolarity

（8）PwmSetConfig

（9）PwmGetConfig

2.2.2、开发流程

3、程序解析

3.1、准备工作

3.2、Linux内核解析

3.2.1、创建Linux内核Git

3.2.2、修改设备树PWM7配置

3.2.3、创建内核patch

3.2.4、替换OpenHarmony的内核patch

3.3、OpenHarmony配置树配置

3.3.1、device_info.hcs

3.3.2、pwm_config.hcs

3.4、OpenHarmony PWM平台驱动

3.5、应用程序

3.5.1、pwm_test.c

3.5.2、BUILD.gn

3.5.3、参与应用程序编译

4、程序编译

5、运行结果

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