linux - 如何从 linux 内核内部生成稳定的 37kHz GPIO 触发器？

Question

目前我有一个微 Controller 负责红外 TX 载波的生成，但我开始怀疑我是否可以处理它，并在 linux 端完成这项工作 - 从而降低我的嵌入式系统的成本。

我在 Freescale i.mx233 (454MHz ARM9) 上运行，如果我直接通过 /dev/mem 访问注册表，我可以实现相当稳定的 5MHz 触发到 GPIO 引脚。

因为我需要 37kHz，所以我开始寻找降低速度的方法，但似乎至少 nanowait() 对于这个目的来说太粗糙了。我找到了一种在 for 循环中调用 rand() 的解决方案，我似乎能够很好地生成 38,4kHz 信号，但是根据示波器，有时会有一些 Not Acceptable 抖动。 (我明白这是相当浪费资源，但是当TX需要做的时候，系统真的没有其他任务了)

我的问题:飞思卡尔内核代码(3.8 分支)没有 CONFIG_PREEMPT_RT 补丁，所以这是我应该研究的一件事，但在此之前:

• 我能否通过编写内核模块从内核内部驱动 GPIO 来实现更准确的性能？我确实需要从用户空间读取一些数据(要发送的数据)，但除此之外，我只需要在 GPIO 末端以指定频率触发 LED，所以驱动程序应该非常简单。

• 我可以强制驱动程序的优先级，以便其他任务不会中断此 gpio 触发吗？ (数据发送目前大约需要400ms，而且很少这样做)

• 有没有更好的方法来创建一个中断(比如每 37kHz)，这样我就不会因为 SW 使系统停滞？

微 Controller 非常适合这类任务，但如果可能的话，最好避免这种成本开销......

Answer 1

“多芯片连接模式”下的 i.MX23 PWM 正是为满足这一要求而设计的。

例如，在“多芯片连接模式”中使用其中一个 PWM，假设您使用的是 24Mhz 时钟，

1. MATT=1(启用多芯片连接模式)
2. MATT_SEL=1(用户 24Mhz 时钟)
3. CDIV=0x2(或DIV_4，即除以4)
4. INACTIVE_STATE=0x2 或 0x3
5. ACTIVE_STATE=0x3 或 0x2
6. PERIOD=175(即 176-1)

如果您使用 32Mhz 时钟，您将需要其他 CDIV 和 PERIOD 参数才能达到 34Khz。

有关示例代码，请参阅“i.MX23 应用处理器引用手册”。如果我没记错的话，驱动程序代码在 arch/arm/plat-mxc/pwm.c 但它似乎不支持 MATT 模式。您可能必须自己扩展代码。

关于实现 -

以上答案仅与 CPU 相关。在实践中，实现想法的能力取决于电路板设计。该板需要一个连接到 GPIO 引脚的接头(用于外部连接的引脚)，该 GPIO 引脚可以通过 pinmux 连接到其中一个 PWM。我假设大多数引用设计至少有一个通过接头暴露的 PWM 可配置 GPIO。问题是是否只有一个，您是否已经将其用于其他控制目的。

在确定有一个header带有一个空闲的PWM可配置GPIO之后，你需要配置pin mux并激活PWM。在上面提到的处理器引用手册中有这方面的说明。大多数系统在引导加载程序 board_init()(假设是 U-boot)中执行此配置，尽管它可能在 Linux 启动后使用一些 mmap 技巧在用户空间中完成。

最后，您需要根据 platform-mxc_pwm.c 中的 PWM 模块接口(interface)编写驱动程序。

如果您使用的是 i.MX23 EVK 10.05，您可以修改 LED PWM 驱动器，因为它已经在引导加载程序和内核级别进行了配置，并将您的设备连接到 LED 输出而不是 LED。 (您需要硬件技术人员来帮助您。)确保使用 CONFIG_LEDS_MXS 配置内核。

由于我不了解 EVK，因此上述关于实现的评论有些推测性。也许知道的人可以对此进行改进。

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2013 年 9 月 21 日更新

使用 i.MX23 或任何具有类似 ARM CPU 内核的 SoC 生成 37kHz 信号的另一种方法是使用未使用的片上定时器以所需频率生成 FIQ 中断并将 FIQ 中断处理程序写入切换 GPIO 引脚。 Maxime Ripard 发布了 complete example今年 4 月 30 日在他的 Free Electrons 博客上介绍了使用 i.MX28 SoC 的这种方法。要使用此方法，您将需要一个未使用的定时器，并且不将 FIQ 中断用于其他目的，例如 SPI、相机或使用 ARM FIQ 的掉电检测驱动程序之一。您还需要在 ARM 汇编程序中编写 ISR。