• 關(guān)鍵詞： ARM FreeRTOS PWM

• 摘要：在早先的一篇文章已經(jīng)介紹過基于NXP iMX7 異構(gòu)多核架構(gòu)進(jìn)行開發(fā)調(diào)試，本文就延續(xù)這一篇文章的介紹，以PWM功能為示例著重介紹在iMX7 多核架構(gòu)里面的M4核心上面開發(fā)驅(qū)動(dòng)的方式。

1). 簡(jiǎn)介

在早先的一篇文章已經(jīng)介紹過基于NXP iMX7 異構(gòu)多核架構(gòu)進(jìn)行開發(fā)調(diào)試，本文就延續(xù)這一篇文章的介紹，以PWM功能為示例著重介紹在iMX7 多核架構(gòu)里面的M4核心上面開發(fā)驅(qū)動(dòng)的方式。

而本文所演示的ARM平臺(tái)同樣來自于Toradex 基于NXP iMX7 ARM處理器的Colibri iMX7 ARM嵌入式平臺(tái)。

2. 準(zhǔn)備

a). ColibriiMX7S ARM核心版配合Colibrievaluation Board，分別連接A7核心默認(rèn)調(diào)試串口UART1（載板X27）和M4核心默認(rèn)調(diào)試串口UART2（載板X25上）到開發(fā)主機(jī)方便調(diào)試，另外由于iMX7S只支持一個(gè)USB接口，需要通過載板X30連接一個(gè)USB Hub后來擴(kuò)展鍵盤鼠標(biāo)外設(shè)。更多關(guān)于Colibri iMX7的說明請(qǐng)參考Datasheet和Linux開發(fā)上手指南。

b). Colibri iMX7A7核心系統(tǒng)使用Toradex官方發(fā)布的EmbeddedLinux，更新方法請(qǐng)參考這里。

c). 另外，由于本文演示示例使用到了載板上面PWM驅(qū)動(dòng)LED和按鍵資源，需要連接如下：

X10 SODIMM-28 -> X21LED1

X10 SODIMM-133 -> X21SW6

d). SEGGER J-link 仿真器，USB一端連接開發(fā)主機(jī)，JTAG一端連接載板X13。

3). Colibri iMX7 M4核心FreeRTOS基本資料

a). Colibri iMX7 架構(gòu)基本說明請(qǐng)參考如下：

 https://developer.toradex.cn/knowledge-base/freertos-on-the-cortex-m4-of-a-colibri-imx7

b). 本示例中M4核心運(yùn)行FreeRTOS v8系統(tǒng)，相關(guān)的源代碼和sample程序請(qǐng)從下面git下載：

http://git.toradex.cn/cgit/freertos-toradex.git/

c). 基本的SDK配置和編譯請(qǐng)參考如下：

https://developer.toradex.cn/knowledge-base/freertos-on-the-cortex-m4-of-a-colibri-imx7#Linux_support

d). 編譯好的M4 firmware如何在Colibri iMX7上面加載運(yùn)行請(qǐng)參考如下：

https://developer.toradex.cn/knowledge-base/freertos-on-the-cortex-m4-of-a-colibri-imx7#Running_a_Firmware_on_CortexM4

e). 幾個(gè)自帶的sample代碼簡(jiǎn)單說明請(qǐng)參考如下：

https://developer.toradex.com/knowledge-base/freertos-on-the-cortex-m4-of-a-colibri-imx7#Examples

4). Colibri iMX7 M4核心FreeRTOS PWM驅(qū)動(dòng)開發(fā)

a). 在上一章節(jié)中提到的iMX7 M4 FreeRTOS源代碼中，已經(jīng)包含了一些接口的驅(qū)動(dòng)示例，比如GPIO，UART，I2C，F(xiàn)lexcan等，但并沒有包含PWM部分，因此我們需要手動(dòng)添加PWM驅(qū)動(dòng)。

b). 首先我們要找到提供iMX7芯片核心寄存器定義的macrocode文件，獲取PWM相關(guān)寄存器定義以及做細(xì)微調(diào)整。

./ 文件為platform/devices/MCIMX7D/include/MCIMX7D_M4.h

這個(gè)文件是整個(gè)iMX7 M4 FreeRTOS代碼最核心的文件之一，里面定義了所有芯片寄存器macro code，具體的寄存器功能說明需要參照 NXP iMX7 Reference Manual文檔。

./ 在這個(gè)文件里面，如下”PWM Peripheral Access Layer”開始的部分定義了PWM相關(guān)的寄存器，是最關(guān)鍵的部分。

-----------------------------

 -- PWM Peripheral Access Layer

…

typedef struct {

__IO uint32_t PWMCR;                                 

__IO uint32_t PWMSR;                                 

__IO uint32_t PWMIR;                                 

__IO uint32_t PWMSAR;                                

__IO uint32_t PWMPR;                                 

__I   uint32_tPWMCNR;                                

} PWM_Type, *PWM_MemMapPtr;

…

-----------------------------

./ 在這里，為了后面PWM驅(qū)動(dòng)配置方便，我們做了如下patch

https://github.com/simonqin09/iMX7_M4_PWM_Driver/blob/master/MCIMX7D_M4.patch

c). 然后是關(guān)于CCM（ClockControl Module）驅(qū)動(dòng)配置頭文件，添加PWM所需要的clock源

./ 文件為 - platform/drivers/inc/ccm_imx7d.h

./ 如下patch，增加PWM所需clock gate

https://github.com/simonqin09/iMX7_M4_PWM_Driver/blob/master/ccm_imx7d.patch

d). 接下來就是在 ”plaftform/drivers/inc” 和 ”platform/drivers/src” 下分別增加PWM驅(qū)動(dòng)頭文件”pwm_imx.h” 和源文件 ”pwm_imx.c”，完成PWM相關(guān)基本寄存器的讀寫操作等基本功能函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。

./ pwm_imx.h 文件代碼如下

https://github.com/simonqin09/iMX7_M4_PWM_Driver/blob/master/pwm_imx.h

./ pwm_imx.c 文件代碼如下

https://github.com/simonqin09/iMX7_M4_PWM_Driver/blob/master/pwm_imx.c

5). Colibri iMX7 M4核心FreeRTOSPWM驅(qū)動(dòng)應(yīng)用示例

a). 在上面章節(jié)基本驅(qū)動(dòng)配置好之后，我們就可以調(diào)用驅(qū)動(dòng)進(jìn)行示例開發(fā)了。本文就簡(jiǎn)單演示通過一個(gè)GPIO按鍵來動(dòng)態(tài)調(diào)整PWM輸出占空比的示例。本示例所使用的GPIO Key為examples里面已經(jīng)配置的”BOARD_GPIO_KEY_CONFIG”，PWM使用為PWM2。

b). 首先進(jìn)入 “examples/imx7_colibri_m4”目錄，對(duì)幾個(gè)基本文件進(jìn)行修改適配

./ board.h – 這個(gè)文件定義了當(dāng)前examples下所有示例所涉及到的接口，中斷，clock等定義，因此需要將PWM2相關(guān)定義添加進(jìn)來，如下面patch。

https://github.com/simonqin09/iMX7_M4_PWM_Driver/blob/master/board.patch

./ pin_mux.h 和pin_mux.c – 定義了除了GPIO之外的所有示例所涉及的接口功能的對(duì)應(yīng)管腳的Pin Mux配置，這里我們將PWM2的管腳配置添加進(jìn)來，如下面patch。GPIO管腳的Pin Mux配置在gpio_pins.h/gpio_pins.c 中定義。

https://github.com/simonqin09/iMX7_M4_PWM_Driver/blob/master/pin_mux.patch

c). 然后再創(chuàng)建 ”pwm_imx” 目錄，為了方便，可以復(fù)制同一目錄下的 gpio_imx目錄后進(jìn)行修改。

./ hardware_init.c – 硬件初始化，board，GPIO/PWM RDC/Clock等，代碼如下

https://github.com/simonqin09/iMX7_M4_PWM_Driver/blob/master/pwm_imx/hardware_init.c

./ main.c – 主程序文件，包含三個(gè)子程序和main主程序，三個(gè)子程序分別負(fù)責(zé)GPIO初始化，GPIO Key按鍵響應(yīng)處理以及PWM中斷Handler，main主程序完成了對(duì)GPIO和PWM初始化配置后，在每次按鍵的時(shí)候?qū)WM輸出占空比從25%-50%-75%之間循環(huán)，具體代碼如下：

https://github.com/simonqin09/iMX7_M4_PWM_Driver/blob/master/pwm_imx/main.c

./ 最后修改“armgcc/CMakeLists.txt” 文件，將所有新創(chuàng)建的文件包含進(jìn)去，然后進(jìn)行編譯，具體內(nèi)容如下：

https://github.com/simonqin09/iMX7_M4_PWM_Driver/blob/master/pwm_imx/armgcc/CMakeLists.txt

./ 對(duì)iMX7 M4 FreeRTOS代碼進(jìn)行debug的方法請(qǐng)參考這里，本文就不再贅述。

6). Colibri iMX7 M4 PWM驅(qū)動(dòng)示例部署

a). 在部署之前，首先需要確保將本文所使用的PWM2 從iMX7 A7 核心Linux device tree中disable，以免發(fā)生資源沖突。有兩種方法如下：

./ 參考這里下載A7 Linux kernel源代碼，再參考這里修改device tree后重新編譯部署。

./ 可以直接在uboot中通過”fdt_fixup” 環(huán)境變量來臨時(shí)禁止某個(gè)外設(shè)

-----------------------------

# ubipart ubi

# ubiread ${fdt_addr_r} dtb

# fdtaddr ${fdt_addr_r}

# fdtlist

# fdtlist /soc/aips-bus@30400000/pwm@30670000

# setenvfdt_fixup ‘fdt addr ${fdt_addr_r} && fdt rm /soc/aips-bus@30800000/spba-bus@30800000/serial@30890000&& fdt rm /soc/aips-bus@30400000/pwm@30670000’

-----------------------------

b). 然后就可以參考上面的相關(guān)文檔或者之前的文章進(jìn)行加載M4 firmware運(yùn)行了

./ 程序開始運(yùn)行，如下示波器測(cè)量數(shù)據(jù)所示，PWM2輸出周期為500ms（周期來自main主函數(shù)文件里面的配置），占空比為25%，從LED等可以看到亮的時(shí)間比滅的時(shí)間較短。

./ 然后按動(dòng)載板按鍵SW6一次，PWM2 輸出周期不變，占空比會(huì)變成50%。

iMX7%20M4核心PWM驅(qū)動(dòng)開發(fā)_web.files/image002.png" height=" 170px" width=" 283px"/>

./ 再次按動(dòng)載板按鍵SW6一次，PWM2 輸出周期不變，占空比會(huì)變成75%。

./ 以后每次按鍵都會(huì)循環(huán)上述過程。

7). 總結(jié)

如上述示例，iMX7 M4 核心可以非常方便的開發(fā)外設(shè)驅(qū)動(dòng)并進(jìn)行調(diào)用，尤其是基于FreeRTOS，相對(duì)于直接配置寄存器就更直觀寫，代碼也更具備靈活性和重用性。