Linux GPIO模拟 PWM 功能实现与应用

本文档主要探讨了在Linux环境下利用通用输入/输出（GPIO）管脚模拟脉宽调制（PWM）功能的方法。脉宽调制是一种广泛应用于电子系统中的技术，用于控制信号的平均电压或电流，通过对开关状态的精确控制，形成不同宽度的脉冲序列，从而实现电压的精细调节。在许多应用中，如风扇速度控制、背光调整、LED和电机驱动等，当系统内置的PWM模块数量有限时，使用GPIO来模拟PWM成为一个备选方案。 在Linux平台下，本文介绍了一种基于软件的解决方案，通过编写一个后台线程驱动程序来模拟多路PWM。这个驱动程序允许用户初始化多个GPIO通道以实现PWM输出，每个通道有自己的频率和占空比控制。以下是一些关键操作： 1. `int pwm_init(int channel, float frequency)`：此函数用于初始化一个PWM通道，输入参数包括通道号和期望的工作频率，它会创建一个`struct pwm`实例并将其添加到全局链表中，为后续操作做准备。 2. `void pwm_start(int channel)`：启动指定通道的PWM，实际上启动了一个后台线程，线程的主要任务是根据预设的占空比周期性地执行高电平拉高和低电平拉低操作，以模拟PWM效果。 3. `void pwm_set_duty_cycle(int channel, float duty_cycle)`：这是核心功能之一，用于设置每个通道的占空比。用户可以根据需求调整这个值，它是决定输出脉冲电压幅度的关键参数。 4. `void pwm_set_frequency(int channel, float frequency)`：允许用户更改PWM通道的输出频率，这对于调整系统的响应时间和动态性能至关重要。 尽管这种软件模拟方法在精度上可能不如硬件PWM模块，但足以满足驱动LED和简单电机的需求。值得注意的是，频率选择需谨慎，过高可能导致电磁干扰，过低可能导致输出信号质量下降。文章建议频率范围在200Hz至1kHz之间较为合适。 本文档提供了在Linux平台上通过GPIO实现PWM功能的实用指导，适合开发者在资源有限的情况下扩展系统的PWM输出能力。