在Linux内核中实现GPIO的PWM输出和输入捕获（GPIO Capture）需要结合驱动程序和用户空间配置。以下是完整的实现步骤：
// 假设使用GPIO26作为PWM输出
pwm: pwm {
compatible = "pwm-gpio";
#pwm-cells = <3>;
pwm-gpios = <&gpio 26 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
};在内核配置中启用：
CONFIG_PWM=y
CONFIG_PWM_GPIO=y加载驱动后，通过sysfs接口操作：
# 导出PWM0
echo 0 > /sys/class/pwm/pwmchip0/export
# 设置周期（ns）
echo 20000000 > /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0/period # 20ms
# 设置占空比（ns）
echo 1500000 > /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0/duty_cycle # 1.5ms
# 启用PWM
echo 1 > /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0/enable#include
#include
#include
static struct hrtimer pwm_timer;
static int gpio_pin = 26; // GPIO编号
static bool pwm_state = false;
static enum hrtimer_restart pwm_timer_callback(struct hrtimer *timer) {
pwm_state = !pwm_state;
gpio_set_value(gpio_pin, pwm_state);
hrtimer_forward_now(timer, ktime_set(0, pwm_state ? 1500000 : 18500000)); // 1.5ms高, 18.5ms低
return HRTIMER_RESTART;
}
static int __init pwm_init(void) {
gpio_request(gpio_pin, "pwm_gpio");
gpio_direction_output(gpio_pin, 0);
hrtimer_init(&pwm_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
pwm_timer.function = pwm_timer_callback;
hrtimer_start(&pwm_timer, ktime_set(0, 0), HRTIMER_MODE_REL);
return 0;
}
static void __exit pwm_exit(void) {
hrtimer_cancel(&pwm_timer);
gpio_set_value(gpio_pin, 0);
gpio_free(gpio_pin);
}
module_init(pwm_init);
module_exit(pwm_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");#include
#include
#include
#include
static int gpio_capture = 24; // 输入GPIO编号
static int irq_number;
static ktime_t prev_time;
// 中断处理函数
static irqreturn_t capture_handler(int irq, void *dev_id) {
ktime_t now = ktime_get();
if (gpio_get_value(gpio_capture)) {
prev_time = now; // 记录上升沿时间
} else {
s64 pulse_width = ktime_to_ns(ktime_sub(now, prev_time));
printk("脉冲宽度: %lld nsn", pulse_width); // 打印下降沿时的脉冲宽度
}
return IRQ_HANDLED;
}
static int __init capture_init(void) {
if (gpio_request(gpio_capture, "gpio_capture")) {
return -EBUSY;
}
gpio_direction_input(gpio_capture);
irq_number = gpio_to_irq(gpio_capture);
// 绑定双边沿中断
if (request_irq(irq_number, capture_handler,
IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING,
"gpio_capture", NULL)) {
gpio_free(gpio_capture);
return -EBUSY;
}
return 0;
}
static void __exit capture_exit(void) {
free_irq(irq_number, NULL);
gpio_free(gpio_capture);
}
module_init(capture_init);
module_exit(capture_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");编译驱动：
make -C /lib/modules/$(uname -r)/build M=$PWD modules加载模块：
sudo insmod pwm_driver.ko # PWM输出
sudo insmod capture_driver.ko # 输入捕获查看捕获结果：
dmesg -w # 监控内核日志中的脉冲宽度信息使用硬件PWM控制器
若SoC支持硬件PWM（如树莓派）：
&pwm {
assigned-clock-rates = <10000000>; // 10MHz
status = "okay";
};通过/sys/class/pwm/直接控制硬件PWM。
配置设备树引脚复用
确保GPIO复用为PWM功能：
&gpio {
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pwm_pins>;
};用户空间精准计时
使用libgpiod捕获边沿事件并配合clock_gettime计时：
#include
#include
struct timespec ts;
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts); // 高精度计时权限问题
通过udev规则或sudo授权用户访问/sys/class/gpio或/dev/gpiochip*。
实时性要求
高精度场景需配置内核为PREEMPT_RT（实时补丁）。
干扰处理
输入捕获添加去抖动逻辑：
request_irq(..., IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_SHARED, ...);性能优化
使用DMA或硬件计数器（如eCAP）实现纳秒级精度捕获。
通过上述步骤，您可以在Linux内核中实现GPIO的PWM输出和输入捕获功能。对于特定硬件平台，需参考SoC手册调整设备树和寄存器配置。
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