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PWM详解

发布时间：2026-03-12作者：Topwo来源：原创点击：258

在Linux中，使用PWM最直接、最常用的方法就是通过 **sysfs 接口**。这个接口会在`/sys/class/pwm/`目录下提供一系列文件和目录，你可以通过简单的命令行操作，像控制文件一样去配置和启用PWM输出。

下面，我将通过一个**控制舵机（SG90）**的详细例子，为你一步步演示整个过程。

### 控制舵机：一个完整的PWM实战

舵机是一个非常典型的PWM控制对象。它的转动角度由PWM信号的高电平持续时间（也就是占空比）决定。SG90舵机的控制信号需要20毫秒（ms）的周期，其角度与高电平时间的对应关系如下：
*   **0°**：0.5 ms 高电平
*   **45°**：1.0 ms 高电平
*   **90°**：1.5 ms 高电平
*   **135°**：2.0 ms 高电平
*   **180°**：2.5 ms 高电平

我们将通过命令，让舵机转动到 **135°** 的位置。

### 操作步骤详解

请打开你的Linux终端，按照以下步骤操作：

1.  **找到PWM芯片**：首先，你需要知道你的PWM控制器对应哪个`pwmchip`。可以列出所有可用的PWM芯片：
    ```bash
    ls /sys/class/pwm/
    ```
    你可能会看到`pwmchip0`、`pwmchip1`等目录。如果不确定哪个是你的目标，可以查看每个芯片下的`npwm`文件，它能告诉你该芯片支持几个PWM通道。
    ```bash
    cat /sys/class/pwm/pwmchip0/npwm
    ```

2.  **导出PWM通道**：选定PWM芯片后（假设我们使用`pwmchip1`的第0通道），需要先将其“导出”到用户空间，这样才能操作它。
    ```bash
    sudo echo 0 > /sys/class/pwm/pwmchip1/export
    ```
    如果成功，你会在`/sys/class/pwm/pwmchip1/`目录下看到一个名为`pwm0/`的新文件夹。

3.  **设置PWM周期**：进入`pwm0/`目录，开始配置参数。首先设置周期，单位是纳秒（ns）。舵机需要的周期是20ms，即 `20 * 1,000,000 = 20,000,000` 纳秒。
    ```bash
    cd /sys/class/pwm/pwmchip1/pwm0
    sudo echo 20000000 > period
    ```

4.  **设置占空比**：接下来设置占空比，也就是高电平持续的时间。目标角度是135°，对应2ms高电平，即 `2 * 1,000,000 = 2,000,000` 纳秒。
    ```bash
    sudo echo 2000000 > duty_cycle
    ```

5.  **设置极性**：设置极性为正常模式（`normal`），即高电平有效。
polarity 决定PWM信号的有效电平是HIGH还是LOW，在 normal 模式下，表示一个周期内高电平持续的时间（单位：纳秒），在 reversed 模式下，表示一个周期中低电平持续的时间（单位：纳秒)
duty_cycle/period就是当前占空比
normal：占空比表示高电平占的比例，duty_cycle = 高电平时间
inversed：占空比表示低电平占的比例，duty_cycle = 低电平时间
修改极性前必须先禁用PWM

```bash
    sudo echo "normal" > polarity
    ```

6.  **使能PWM输出**：最后，启用PWM输出。此时，舵机就应该转动到135°的位置了。
    ```bash
    sudo echo 1 > enable
    ```

**完整命令流回顾**：
```bash
# 1. 导出通道
echo 0 > /sys/class/pwm/pwmchip1/export

# 2. 进入通道目录
cd /sys/class/pwm/pwmchip1/pwm0

# 3. 设置周期 (20ms)
echo 20000000 > period

# 4. 设置占空比 (2ms，对应135°)
echo 2000000 > duty_cycle

# 5. 设置极性
echo "normal" > polarity

# 6. 使能PWM
echo 1 > enable
```

### ⚠️ 注意事项

*   **操作顺序**：一般来说，建议先配置好`period`、`duty_cycle`和`polarity`，最后再`enable`，以确保输出是你预期的波形。
*   **数值关系**：任何时候，`duty_cycle`的值都不能大于`period`的值。
*   **资源释放**：当你不再需要使用PWM时，可以通过向`unexport`文件写入通道号来释放资源，对应的`pwm0`目录也会被删除。
    ```bash
    echo 0 > /sys/class/pwm/pwmchip1/unexport
    ```
*   **前提准备**：这些操作的前提是你的内核已经配置了PWM驱动，并且对应的PWM引脚已经在设备树（Device Tree）中被正确地使能和配置。如果你的板卡上找不到`/sys/class/pwm`目录或者相应的`pwmchip`，可能需要先检查内核配置或设备树。

通过这个例子，你应该已经掌握了Linux下使用PWM的核心方法。除了控制舵机，调节屏幕背光亮度或控制电机转速也都是PWM的典型应用。如果你在操作中遇到“设备或资源不存在”之类的错误，或者想了解如何用C语言编程来控制，随时可以问我。

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