1.0 PWM 簡(jiǎn)介

PWM(Pulse Width Modulation , 脈沖寬度調(diào)制) 是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法，通過(guò)不同頻率的脈沖使用方波的占空比用來(lái)對(duì)一個(gè)具體模擬信號(hào)的電平進(jìn)行編碼，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，用這些脈沖來(lái)代替所需要波形的設(shè)備。

上圖是一個(gè)簡(jiǎn)單的 PWM 原理示意圖，假定定時(shí)器工作模式為向上計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值小于閾值時(shí)，則輸出一種電平狀態(tài)，比如高電平，當(dāng)計(jì)數(shù)值大于閾值時(shí)則輸出相反的電平狀態(tài)，比如低電平。當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到最大值是，計(jì)數(shù)器從0開(kāi)始重新計(jì)數(shù)，又回到最初的電平狀態(tài)。高電平持續(xù)時(shí)間（脈沖寬度）和周期時(shí)間的比值就是占空比，范圍為0~100%。上圖高電平的持續(xù)時(shí)間剛好是周期時(shí)間的一半，所以占空比為50%。

1.1 原理

一個(gè)比較常用的pwm控制情景就是用來(lái)調(diào)節(jié)燈或者屏幕的亮度，根據(jù)占空比的不同，就可以完成亮度的調(diào)節(jié)。PWM調(diào)節(jié)亮度并不是持續(xù)發(fā)光的，而是在不停地點(diǎn)亮、熄滅屏幕。當(dāng)亮、滅交替夠快時(shí)，肉眼就會(huì)認(rèn)為一直在亮。在亮、滅的過(guò)程中，滅的狀態(tài)持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，屏幕給肉眼的觀感就是亮度越低。亮的時(shí)間越長(zhǎng)，滅的時(shí)間就相應(yīng)減少，屏幕就會(huì)變亮。

1.2 訪(fǎng)問(wèn) PWM 設(shè)備

應(yīng)用程序通過(guò) RT-Thread 提供的 PWM 設(shè)備管理接口來(lái)訪(fǎng)問(wèn) PWM 設(shè)備硬件，相關(guān)接口如下所示：

2. RT-theard配置

2.1 硬件需求

實(shí)現(xiàn)功能：

板載LED3（P106）和P107的LED兩路PWM驅(qū)動(dòng)。

1、RA6M4開(kāi)發(fā)板

2、USB下載線(xiàn)，ch340串口和附帶4根母母線(xiàn)，rx---p613;tx---p614

3、準(zhǔn)備LED燈一個(gè)，正極接3.3V，負(fù)極接P107，板載LED3（P106）不變

硬件到此配置完成

2.2 軟件配置

Renesas RA6M4開(kāi)發(fā)板環(huán)境配置參照：【基于 RT-Thread Studio的CPK-RA6M4 開(kāi)發(fā)板環(huán)境搭建】

1、新建項(xiàng)目RA6M4-pwm工程

2、查閱RA6M4硬件資源，相關(guān)資料，在RT-theard Setting 硬件下開(kāi)啟PWM，使能pwm8

pdf文檔第21章pwm

需要使能pwm8

3、打開(kāi)RA Smart Congigurator，在Stacks中New Stack添加r_gpt

4、在Property的Module的General中選Channel8，Pins選擇P107和P106

5、然后Generate Project Content 同步更新剛剛配置的文件

圖形化配置已經(jīng)完成，接下來(lái)配置相關(guān)代碼

3. 代碼分析

1、修改hal_entry.c函數(shù)，屏蔽LED3普通GPIO輸出

/*
 * Copyright (c) 2006-2021, RT-Thread Development Team
 *
 * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
 *
 * Change Logs:
 * Date           Author        Notes
 * 2021-10-10     Sherman       first version
 * 2021-11-03     Sherman       Add icu_sample
 */

#include 
#include "hal_data.h"
#include 

//#define LED3_PIN    BSP_IO_PORT_01_PIN_06
#define USER_INPUT  "P105"

void hal_entry(void)
{
    rt_kprintf("
Hello RT-Thread!
");

    while (1)
    {
//        rt_pin_write(LED3_PIN, PIN_HIGH);
//        rt_thread_mdelay(500);
//        rt_pin_write(LED3_PIN, PIN_LOW);
        rt_thread_mdelay(500);
    }
}

void irq_callback_test(void *args)
{
    rt_kprintf("
 IRQ00 triggered 
");
}

void icu_sample(void)
{
    /* init */
    rt_uint32_t pin = rt_pin_get(USER_INPUT);
    rt_kprintf("
 pin number : 0x%04X 
", pin);
    rt_err_t err = rt_pin_attach_irq(pin, PIN_IRQ_MODE_RISING, irq_callback_test, RT_NULL);
    if(RT_EOK != err)
    {
        rt_kprintf("
 attach irq failed. 
");
    }
    err = rt_pin_irq_enable(pin, PIN_IRQ_ENABLE);
    if(RT_EOK != err)
    {
        rt_kprintf("
 enable irq failed. 
");
    }
}
MSH_CMD_EXPORT(icu_sample, icu sample);

在src文件下新建pwmled.c和pwmled.h文件，其他不變。

pwmled.c

/*
 * Copyright (c) 2006-2021, RT-Thread Development Team
 *
 * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
 *
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2022-07-11     Asus       the first version
 */
/*
 * 程序清單：這是一個(gè) PWM 設(shè)備使用例程
 * 例程導(dǎo)出了 pwm_led_sample 命令到控制終端
 * 命令調(diào)用格式：pwm_led_sample
 * 程序功能：通過(guò) PWM 設(shè)備控制 LED 燈的亮度，可以看到LED不停的由暗變到亮，然后又從亮變到暗。
*/

#include 
#include 
#define PWM_DEV_NAME        "pwm8"  /* PWM設(shè)備名稱(chēng) */
#define PWM_DEV_CHANNEL      0   /* PWM通道 */
struct rt_device_pwm *pwm_dev;      /* PWM設(shè)備句柄 */
//static int pwm_led_sample(int argc, char *argv[])
int pwm_led_sample(void)
{
    rt_uint32_t period, pulse, dir;
    period = 500000;    /* 周期為0.5ms，單位為納秒us */
    dir = 1;            /* PWM脈沖寬度值的增減方向 */
    pulse = 0;          /* PWM脈沖寬度值，單位為納秒ns */
    /* 查找設(shè)備 */
    pwm_dev = (struct rt_device_pwm *)rt_device_find(PWM_DEV_NAME);
    if (pwm_dev == RT_NULL)
    {
        rt_kprintf("pwm sample run failed! can't find %s device!
", PWM_DEV_NAME);
        return RT_ERROR;
    }
    /* 設(shè)置PWM周期和脈沖寬度默認(rèn)值 */
    rt_pwm_set(pwm_dev, PWM_DEV_CHANNEL, period, pulse);
    rt_pwm_set(pwm_dev, 1, period, pulse);
    /* 使能設(shè)備 */
    rt_pwm_enable(pwm_dev, PWM_DEV_CHANNEL);
    rt_pwm_enable(pwm_dev, 1);
    while (1)
    {
        rt_thread_mdelay(50);
        if (dir)
        {
            pulse += 5000;      /* 從0值開(kāi)始每次增加5000ns */
        }
        else
        {
            pulse -= 5000;      /* 從最大值開(kāi)始每次減少5000ns */
        }
        if (pulse >= period)
        {
            dir = 0;
        }
        if (0 == pulse)
        {
            dir = 1;
        }
        /* 設(shè)置PWM周期和脈沖寬度 */
        rt_pwm_set(pwm_dev, PWM_DEV_CHANNEL, period, pulse);
        rt_pwm_set(pwm_dev, 1, period, abs(period-pulse));
    }
}
/* 導(dǎo)出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(pwm_led_sample, pwm sample);

pwmled.h

/*
 * Copyright (c) 2006-2021, RT-Thread Development Team
 *
 * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
 *
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2022-07-11     Asus       the first version
 */
#ifndef PWMLED_H_
#define PWMLED_H_

int pwm_led_sample(void);

#endif /* PWMLED_H_ */

保存完是灰色，沒(méi)有保存是藍(lán)色。

pwm_led_sample導(dǎo) 出 到 msh 命 令 列 表 中，實(shí)現(xiàn)pwm8的兩路輸出

4. 下載驗(yàn)證

1、編譯重構(gòu)

編譯成功

2、下載程序

下載成功

3、CMD串口調(diào)試

然后板載復(fù)位，輸入：pwm_led_sample

效果如下

這樣我們就可以天馬行空啦!

參考文獻(xiàn)；

【基于 RT-Thread Studio的CPK-RA6M4 開(kāi)發(fā)板環(huán)境搭建】

【開(kāi)發(fā)板評(píng)測(cè)】Renesas RA6M4開(kāi)發(fā)板之PWM呼吸燈

pwm端口是成對(duì)存在的，一共有10對(duì)