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【星闪】Hi2821 | PWM脉宽调制模块 + 呼吸灯例程

news 2025/9/8 9:48:31

1. 简介

PWM（Pulse Width Modulation），全称脉宽调制，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，等效出所需波形。即对模拟信号电平进行数字编码，通过调节频率、占空比的变化来调节信号的变化。

一个 PWM 周期内由一段高电平和一段低电平区间组成，通过调整高低电平的时间，即占空比，可以等效输出不同的电压。

比如，周期为 100ms，高电平时间为 50ms，低电平时间为 50ms，即占空比为 50%，VCC 假设为 5V，那么等效输出的电压为 1.15V。

2. 硬件特性

Hi2821 一共有 12 路 PWM 输出通道；支持PWM分组，一个组可以分配多个通道，同一个通道不能同时位于不同的组里。

3. 例程

3.1 Kconfig

SDK 是默认打开 PWM 的编译的，配置项不多，基本上也不需要配置。唯一可能要配置的是最后一个“Using PWM PRELOAD”，它的作用是可以预配置一系列占空比，这样 PWM 输出完一个周期后，驱动会自动加载下一个周期的配置。

3.2 代码

#include "soc_osal.h"
#include "app_init.h"
#include "pwm.h"
#include "hal_pwm.h"
#include "pinctrl.h"#include <string.h>
#include <stdint.h>#define PWM_GROUP_ID 0static uint8_t pwm_chn = 0;
static pwm_config_t pwm_cfg = {1000,0,0,100,false
};static errcode_t pwm_callback(uint8_t channel)
{static uint8_t dir = 0;if (dir) {pwm_cfg.low_time++;pwm_cfg.high_time--;} else {pwm_cfg.low_time--;pwm_cfg.high_time++;}/* 更新占空比 */hal_pwm_funcs_t *func = hal_pwm_get_funcs();func->set_time(PWM_SET_LOW_TIME, (pwm_channel_t)channel, pwm_cfg.low_time);func->set_time(PWM_SET_HIGH_TIME, (pwm_channel_t)channel, pwm_cfg.high_time);func->set_action(PWM_GROUP_ID, PWM_ACTION_START);osal_printk("duty cycle, high: %u, low: %u\r\n", pwm_cfg.high_time, pwm_cfg.low_time);if (pwm_cfg.low_time == 0) {dir = 1;} else if (pwm_cfg.low_time == 1000) {dir = 0;}return 0;
}void app_main(void *unused)
{(void)(unused);int ret = 0;/* 初始化管脚 */uapi_pin_set_mode(31, HAL_PIO_PWM0);/* 初始化PWM */uapi_pwm_deinit();uapi_pwm_init();ret = uapi_pwm_open(pwm_chn, &pwm_cfg);if (ret) {osal_printk("PWM init failed, err: %X");return;}uapi_pwm_register_interrupt(pwm_chn, pwm_callback);osal_printk("\r\nPWM freq: %d Hz\r\n", uapi_pwm_get_frequency(pwm_chn));uapi_pwm_set_group(PWM_GROUP_ID, &pwm_chn, 1);uapi_pwm_start_group(PWM_GROUP_ID);
}

1. 初始化管脚

我使用的是开发板上自带的 LED 灯，对应 31 号管脚，只需要调用 uapi_pin_set_mode 函数配置复用到对应的 PWM 通道即可。

2. 初始化 PWM

先调用 uapi_pwm_init 初始化驱动；接着调用 uapi_pwm_open 配置通道运行参数，参数一为通道号，参数二为运行参数，定义如下：

typedef struct pwm_config {uint32_t low_time;               /*!< @if Eng PWM working clock cycle count low level part,PWM work frequency @ref uapi_pwm_get_frequency().If the PWM operating cycle is Tus,the actual low-level time = low_time * Tus.@else   PWM工作时钟周期计数个数低电平部分，频率参考 @ref uapi_pwm_get_frequency()。如果PWM工作周期为Tus, 实际低电平时间 = low_time * Tus @endif */uint32_t high_time;              /*!< @if Eng PWM working clock cycle count high level part,PWM work frequency @ref uapi_pwm_get_frequency().If the PWM operating cycle is Tus,the actual high-level time = high_time * Tus.@else   PWM工作时钟周期计数个数高电平部分，频率参考 @ref uapi_pwm_get_frequency()。如果PWM工作周期为Tus, 实际高电平时间 = high_time * Tus @endif */uint32_t offset_time;            /*!< @if Eng PWM offset time.@else   PWM相位。  @endif */uint16_t cycles;                 /*!< @if Eng PWM cycles, range:0~32767 (15bit).@else   PWM重复周期，范围：0~32767 (15bit)。  @endif */bool repeat;                     /*!< @if Eng Flag to indicate PWM should output continuously.@else   指示PWM应连续输出的标志。  @endif */
} pwm_config_t;

low_time：低电平时间；
high_time：高电平时间；
offset_time：相位偏移；
cycles：重复周期；
repeat：是否连续周期。

PWM 的时钟默认是 32MHz，也可以调 uapi_pwm_get_frequency 去获取。low_time 和 high_time 的值是 PWM 时钟的周期数，那么可以得出一个 PWM 周期的时间为： $(low\_time+high\_time)\times \frac{1}{32000000}$ 。

cycles 和 repeat 是互斥的，如果设置了 repeat，那么驱动会忽略 cycles 的值。

然后调用 uapi_pwm_register_interrupt 注册中断回调，当 PWM 完成了一个输出任务时，这个回调就会调用。

如果设置了 repeat 这个中断就永远不会调用，因为输出的任务永远不会结束。
另外，中断回调注册一定要放在 uapi_pwm_open 之前，因为后者会使用驱动默认的中断回调去覆盖回调函数。

调用 uapi_pwm_set_group 设置 PWM 组，最多可设置 6 个组；参数一为组号，参数二为通道号列表，参数三为通道数。最后调用 uapi_pwm_start_group 去使能对应组的输出任务。

3. 中断回调函数

在中断回调函数里面去调整占空比，目前的 SDK 比较 low，还没有移植调整占空比的函数，所以只能调用 HAL 层的函数接口去调整。

调用 hal_pwm_get_funcs 函数可以获取 PWM 底层的操作函数，调用 set_time 函数可以调整 low_time 和 high_time 的值，调整完成后需要调用 set_action 去使能 PWM 输出任务，参数一为组号，参数二填 PWM_ACTION_START。