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PWM Driver

简介

脉宽调制(Pulse Width Modulation, PWM)作为一种控制技术，在物联网(IoT)领域中的应用正日益广泛。PWM 通过调节脉冲信号的占空比来控制电压或功率，是一种高效的模拟信号控制方式。

PWM已广泛应用于智能家居、工业自动化、医疗设备、智能农业等多个领域。

智能家居：PWM技术在智能照明系统中用于调节灯光的亮度和色温，提高能源效率。同时，在智能音响设备中，PWM用于控制音量和音质，以提供更好的用户体验。
工业自动化：在工业领域，PWM广泛应用于电机控制系统，精确调节电机转速和扭矩，提升生产线的效率和精度。
医疗设备：PWM技术在医疗设备中的应用主要体现在呼吸机、注射泵等设备中，通过精确控制输出参数，确保设备的稳定和可靠运行。
智能农业：在智能农业中，PWM用于控制灌溉系统的水流量、施肥系统的肥料浓度等，助力精准农业的发展。

功能列表

支持2通道输入信号捕获(PWM0/PWM4)。
支持5通道PWM信号生成。
支持5通道制动功能。

功能概述

输出模式

独立输出：每个通道独立输出PWM波形
双通道同步输出：ch0+ch1 或 ch2+ch3 同步输出
全通道同步输出：所有通道同步输出
双通道互补输出：ch0+ch1 或 ch2+ch3 输出互补波形

制动模式

根据GPIO的配置可以实现如下两种制动模式：

当制动输入GPIO检测到低电平时，相应通道输出指定的高/低电平
当制动输入GPIO检测到高电平时，相应通道输出指定的高/低电平
制动的输入信号电平由 GPIO 初始化配置时决定，若上拉则检测到低电平触发，反之同理。

备注

若需要触发时（拉高制动触发引脚）输出PWM波形，需要指定period与clkdiv，按照文档中公式输出特定的频率，设置为0为电平模式

备注

PWM 输出行为基于周期和占空比条件（autoload = true，inverse = false）。实际输出参考如下表格

PWM Output Behavior
period	duty	period_num == 0	period_num > 0
period = 0	duty > period	output high level	output high level
period > 0	duty >= period	output high level	output a high level pulse
period = 0	duty = 0	output high level	output high level
period > duty	duty >= 0	output PWM	output period_num PWM

捕获模式

从ch0或ch4通道监测输入信号，采样范围为：3 ~16K。

备注

捕获模式的period与clkdiv参数设置得更大，以便采样低频率；反之，设置为较小的值以采样高频率。

功能配置

PWM通道配置

配置通道调用函数 wm_drv_pwm_channel_init。
通道的配置需向通道配置函数传递包括设置参数设置的结构体 wm_drv_pwm_channel_cfg_t。
此时调用函数 wm_drv_pwm_channels_start 可启动已配置pwm通道，调用函数 wm_drv_pwm_channels_stop 停止已配置pwm通道。

PWM频率配置

PWM频率是在1秒钟内，信号从高电平到低电平再回到高电平的次数，也就是一秒钟有多少个PWM周期。我们提供有两种方法改变PWM频率

调用 wm_drv_pwm_set_channel_freq 设置指定PWM通道频率
调用 wm_drv_pwm_set_channel_period_clkdiv 根据给定的周期和时钟分频器值设置PWM通道的频率
调用 wm_drv_pwm_get_channel_freq 获取指定PWM通道的当前频率

备注

频率设置策略：

频率必须在 [WM_DRV_PWM_FREQ_MIN(3Hz), WM_DRV_PWM_FREQ_MAX(160KHz)] 范围内
首先尝试使用当前的 period 值，通过调整 clkdiv 实现目标频率

频率计算公式: freq = master_clock / (period + 1) / clkdiv

其中：
- master_clock 为 PWM 时钟频率 (通常为 40MHz)
- period 保持当前配置值不变
- clkdiv 会自动计算，范围为 [1, 65535]
如果无法通过调整 clkdiv 实现目标频率，函数会尝试同时调整 period 和 clkdiv 来实现目标频率
如果无法计算出合适的 period 和 clkdiv，则设置失败

PWM占空比（duty）配置

PWM占空比是一个脉冲周期内，高电平的时间与整个周期时间的比例，通过调节占空比就可以调节脉冲宽度，占空周期数，范围从[0到255]（默认：40）。

调用 wm_drv_pwm_set_channel_duty 设置PWM通道的占空
调用 wm_drv_pwm_get_channel_duty 获取PWM通道的占空比

备注

参数设置10表示10%，不支持小数形式

备注

占空比 = (duty + 1) / (period + 1)

PWM周期（period）配置

PWM周期是一个脉冲信号的时间，每个周期的周期数，范围从[0到255]（默认：199）。

周期数为0时禁用此功能，大于0的值在指定周期数后停止输出。

调用 wm_drv_pwm_set_channel_period_num 设置指定PWM通道在产生中断前要生成的周期数
调用 wm_drv_pwm_get_channel_period_num 获取指定PWM通道的周期数中断设置

PWM时钟分频（clkdiv）配置

时钟分频表示每秒钟时钟信号的周期数。

调用 wm_drv_pwm_get_channel_period_clkdiv 获取PWM通道的时钟分频器值

备注

clkdiv为0与1表示不分频

备注

周期受频率影响

主要功能

输出功能

起始条件：

定义并初始化 wm_drv_pwm_channel_cfg_t 结构体。设置PWM通道的基本参数，选择输出模式，初始化PWM通道

制动功能

起始条件：

定义并初始化 wm_drv_pwm_channel_cfg_t 结构体。设置PWM通道的基本参数，选择制动模式，初始化PWM通道

捕获功能

起始条件：

定义并初始化 wm_drv_pwm_channel_cfg_t 结构体。设置PWM通道的基本参数，选择捕获模式，初始化PWM通道

应用实例

使用 PWM 基本示例请参照 examples/peripheral/pwm

int main(void)
{
    wm_drv_pwm_channel_cfg_t cfg = { 0 };

    wm_device_t *pwm_device = wm_drv_pwm_init("pwm");
    if (pwm_device == NULL) {
        WM_PWM_DEMO_LOG_E("PWM driver init Failed!\n");

        return WM_ERR_FAILED;
    }

    cfg.channel      = WM_PWM_CHANNEL_0;
    cfg.mode         = WM_PWM_OUT_ALLSYNC;
    cfg.clkdiv       = WM_PWM_CLKDIV_DEFAULT;
    cfg.period_cycle = WM_PWM_PERIOD_DEFAULT;
    cfg.duty_cycle   = WM_PWM_DUTY_CYCLE_DEFAULT;
    cfg.autoload     = true;

    if (wm_drv_pwm_channel_init(pwm_device, &cfg) != WM_ERR_SUCCESS) {
        WM_PWM_DEMO_LOG_E("PWM driver channel init failed!\n");
    }

    if (wm_drv_pwm_channels_start(pwm_device)) {
        WM_PWM_DEMO_LOG_E("PWM driver channel start failed!\n");
    }
    /*以上PWM初始化完成后，调用各类功能函数，例如wm_drv_pwm_set_channel_duty来设置占空比*/

    return WM_ERR_SUCCESS;
}

API参考

查找 PWM 相关 API 请参考：

PWM API 参考