I.MX6U 裸机开发 25. PWM 与 LCD 背光

- 先看结论：本课的三条硬知识
- 一、实验环境与硬件
- - 引脚分配
  - [时钟链路（PWM 的"水源"）](#时钟链路（PWM 的“水源”）)
- [二、PWM 原理：频率、占空比、FIFO](#二、PWM 原理：频率、占空比、FIFO)
- - [2.1 三个公式](#2.1 三个公式)
  - [2.2 采样 FIFO](#2.2 采样 FIFO)
  - [2.3 硬件 PWM vs 软件 PWM](#2.3 硬件 PWM vs 软件 PWM)
  - [2.4 使用方法：配一次，还是每个周期都亲自翻脚](#2.4 使用方法：配一次，还是每个周期都亲自翻脚)
- 三、关键寄存器
- - [3.1 `PWMx_PWMCR`（控制寄存器，offset 0x0）](#3.1 PWMx_PWMCR（控制寄存器，offset 0x0）)
  - [3.2 `PWMx_PWMPR`（周期，0x10） / `PWMx_PWMSAR`（采样，0xC）](#3.2 PWMx_PWMPR（周期，0x10） / PWMx_PWMSAR（采样，0xC）)
  - [3.3 `PWMx_PWMSR`（状态，0x4） / `PWMx_PWMIR`（中断使能，0x8）](#3.3 PWMx_PWMSR（状态，0x4） / PWMx_PWMIR（中断使能，0x8）)
- 四、代码结构
- - [4.1 PWM 初始化与配置（节选 `bsp_pwm.c`）](#4.1 PWM 初始化与配置（节选 bsp_pwm.c）)
  - [4.2 PWM 中断服务函数](#4.2 PWM 中断服务函数)
  - [4.3 用翻转中断实测频率（验证公式）](#4.3 用翻转中断实测频率（验证公式）)
  - [4.4 软件 PWM 呼吸灯](#4.4 软件 PWM 呼吸灯)
- 五、运行现象
- - [5.1 串口输出内容说明](#5.1 串口输出内容说明)
  - [5.2 屏幕画面（无字库，用图形表达）](#5.2 屏幕画面（无字库，用图形表达）)
  - [5.3 四种模式（KEY0 循环切换）](#5.3 四种模式（KEY0 循环切换）)
  - [5.4 KEY0 按下之后怎么切](#5.4 KEY0 按下之后怎么切)
  - [5.5 蜂鸣音](#5.5 蜂鸣音)
- 六、编译与下载
- [七、与 Linux 驱动的对应关系](#七、与 Linux 驱动的对应关系)
- 八、参考资料

摘要：本文讲清 I.MX6ULL 的 PWM 外设：一路 PWM 波形是怎么由「时钟源 → 预分频 → 周期寄存器 → 采样 FIFO」四级拼出来的，占空比和频率各自受哪个寄存器控制，以及为什么 PWM 的 FIFO 必须不断喂数据。

代码上做了两条对照线：LCD 背光走硬件 PWM1（GPIO1_IO08） ，LED0 呼吸灯只能用软件 PWM（GPIO1_IO03 没有 PWM 复用）；再用「翻转中断实测频率」把时钟源切换的效果量化出来，验证公式。

结论：亮度只由占空比决定，频率只决定"闪得快不快"；而频率的上限与精度，完全由时钟源 + 预分频决定。

调试方式 ：WSL（Ubuntu）交叉编译 + Windows tools/dl.py USB-OTG 下载到 DDR 运行，串口 @ 115200。

先看结论：本课的三条硬知识

问题	答案
频率谁决定？	`Fpwm = (Fclksrc / (PRESCALER+1)) / (PERIOD+2)` ------ 周期寄存器 + 预分频 + 时钟源
亮度（占空比）谁决定？	`duty = PWMSAR / (PERIOD+2)` ------ 采样寄存器，与频率无关
改频率亮度会变吗？	不会（只改 `PWMPR`、占空比保持 50% 时）------ 这是模式 2 要演示的
时钟源有哪些？	`CLKSRC`：0=关闭 / 1=`ipg_clk`(66MHz) / 2=`ipg_clk_highfreq` / 3=`ipg_clk_32k`(32.768kHz)
采样值写哪？	写 `PWMSAR` 会进 4×16bit FIFO ，每个 PWM 周期消耗 1 个，空了输出就停
本板背光脚	`GPIO1_IO08` = PWM1_OUT（ALT0），PWM1 基址 `0x02080000`，中断号 115
本板 LED0 能硬件 PWM 吗？	不能。`GPIO1_IO03` 只有 `I2C1_SDA / GPT1_COMPARE3 / UART1` 等复用，没有 PWM，只能软件模拟

本课踩到的两个坑，先记下来：

lcd_init() 必须在 pwm1_init() 之前 ------ lcd_init 会把 GPIO1_IO08 配成 GPIO 输出拉高开背光，之后 pwm1_init 才把它改成 PWM1_OUT；顺序反了背光会被 GPIO 抢住，PWM 怎么调都没反应。

bsp_delay.c 的 delay_us() 原来有个 bug ：循环里漏了 old_cnt = new_cnt，累加值按平方增长，delay_us(1000) 实际只延了几十微秒。软件 PWM 全靠它计时，必须先修（已在 25 课修好，前几课的副本仍有此问题）。

一、实验环境与硬件

项目	值
板子	正点原子 I.MX6ULL ALPHA / Mini
LCD	ATK4384（ID `0x4384`，800×480），背光脚 `GPIO1_IO08`
使用外设	PWM1（8 路 PWM 中的第 1 路）、GPT1（1MHz，做软件 PWM 的高精度延时与测频时基）
按键	KEY0 = `GPIO1_IO18`，用于切换演示模式
拨码	`0100`（USB 下载模式）
串口	115200 / 8 / 1 / 无（本机实测 COM16 = CH340）
代码链接地址	`0x87800000`，显存 `0x89000000`

引脚分配

信号	PAD	复用	电气属性	说明
背光 PWM	`GPIO1_IO08`	ALT0 = PWM1_OUT	`0x10B0`	高电平点亮；`lcd_init` 阶段先当 GPIO 用
LED0	`GPIO1_IO03`	ALT5 GPIO	`0x10B0`	无 PWM 复用 → 软件 PWM，低电平点亮
KEY0	`UART1_CTS_B`	ALT5 GPIO1_IO18	`0xF080`	带上拉输入，按下为低
GPT1	---	---	---	内部定时器，1MHz 时基，不占引脚

时钟链路（PWM 的"水源"）

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大于等于 → 低电平
24MHz 晶振
PLL2/PLL3 ...
ipg_clk

66MHz
PWM 时钟源选择器

PWMCR $CLKSRC$
ipg_clk_highfreq
ipg_clk_32k

32.768kHz
12 位预分频

÷(PRESCALER+1)
PCLK
16 位计数器

0 → PERIOD+1
PWMOUT

GPIO1_IO08
PWMSAR → FIFO(4×16)
计数值

vs SAMPLE

二、PWM 原理：频率、占空比、FIFO

2.1 三个公式

text 复制代码

PCLK  = F_clksrc / (PRESCALER + 1)      # 预分频，12 位，1~4096 分频
Fpwm  = PCLK / (PERIOD + 2)             # PERIOD = PWMPR 的值
duty  = SAMPLE / (PERIOD + 2)           # SAMPLE = PWMSAR 的值

为什么是 +2 不是 +1？计数器从 0x0000 一直数到 PERIOD+1 才归零，一共 PERIOD+2 个 PCLK；

采样比较发生在「计数值 == SAMPLE」这一刻，所以高电平占 SAMPLE 个计数、低电平占 PERIOD+2-SAMPLE 个。

Linux 内核 drivers/pwm/pwm-imx.c 里也写着同样的注释：the real period value should be PERIOD value in PWMPR plus 2。

本课的配置（1kHz）：

参数	值	计算
时钟源	`ipg_clk` = 66MHz	`CLKSRC = 1`
预分频	65（即 ÷66）	`PCLK = 66MHz/66 = 1MHz`
`PWMPR`	998	`Fpwm = 1MHz/(998+2) = 1000Hz`
占空比 50%	`PWMSAR = 500`	`500/1000 = 50%`

频率档位表（改 PWMPR 即可，PCLK 保持 1MHz）：

目标频率	`PWMPR`	验算
1 kHz	998	1MHz / 1000
2 kHz	498	1MHz / 500
5 kHz	198	1MHz / 200
10 kHz	98	1MHz / 100

2.2 采样 FIFO

PWM 内部有 4×16bit 的采样 FIFO ，每个 PWM 周期会从中取走 1 个采样值。写 PWMSAR 就是往 FIFO 里塞值：

FIFO 有空间 → 值入队，下一周期生效；
FIFO 满时还写 → 状态位 FWE(FIFO Write Error) 置 1，值被丢弃；
FIFO 空了 → 没有采样值可比较，输出停住（背光直接黑）。

所以要么开 FIFO 空中断（PWMIR[FIE]）在 ISR 里补数据 ，要么主循环定时补。本驱动两条都做了：ISR 补 + 主循环 pwm1_fifo_refill() 兜底。
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是
否
是
若没喂上
写 PWMSAR
FIFO 满?
入队, FIFOAV++
FWE=1, 数据丢弃
PWM 每周期取 1 个值
FIFO 空?
FE=1 → 触发 FIFO 空中断
ISR: 补写采样值
输出停止, 背光变黑

2.3 硬件 PWM vs 软件 PWM

对比项	硬件 PWM（背光）	软件 PWM（LED0）
波形产生	PWM 模块自己数，CPU 只改寄存器	CPU 翻转 GPIO + `delay_us()` 忙等
CPU 占用	0（配好就自动跑）	接近 100%（本课 5ms 周期里全在忙等）
精度	1 个 PCLK（本课 1µs，即占空比分辨率 0.1%）	受中断打断影响，有明显抖动
引脚要求	必须是带 `PWMx_OUT` 复用的 pad	任意 GPIO
频率上限	数十 MHz 级	几百 Hz ~ 几 kHz

LED0只能软件PWM原因 ： fsl_iomuxc.h 可知 GPIO1_IO03 的复用选项是

I2C1_SDA / GPT1_COMPARE3 / USB_OTG2_OC / USDHC1_CD_B / GPIO / CCM_DI0_EXT_CLK / UART1， 没有 PWM 。板上带 PWM 输出又方便观察的只有 GPIO1_IO08（背光）。

想用硬件 PWM 点 LED，得飞线到 GPIO1_IO04(PWM3_OUT) / GPIO1_IO09(PWM2_OUT) 这类脚上。

2.4 使用方法：配一次，还是每个周期都亲自翻脚

上表说的是能力差别。落到代码上，两边的调用方式也完全不同：硬件 PWM 是「配一次寄存器，外设自己跑」；软件 PWM 是「每个周期都要 CPU 亮一段、灭一段」。

步骤	硬件 PWM（背光，`bsp_pwm.c`）	软件 PWM（LED0，`breath.c`）
1. 引脚	复用成 `PWM1_OUT`，之后这只脚归 PWM 模块，不要再当 GPIO 去写 `DR`	`led_init()` 配成普通 GPIO 输出，电平始终由 CPU 写
2. 定频率	写 `CLKSRC`、`PRESCALER`、`PWMPR`，按 2.1 的公式一次算好	自己定常量 `SOFTPWM_PERIOD_US`（本课 5000µs，即 200Hz）
3. 定亮度	`pwm1_set_duty()` 算出 `SAMPLE`，写进 `PWMSAR`（进 FIFO）	把这一个周期拆成两段微秒：`hi = 周期 × duty%`，`lo = 周期 − hi`
4. 出波形	`PWMCR[EN] = 1` 之后，计数、比较、翻转引脚都是硬件做的	每次调用 `softpwm_out()`：`led_on()` + `delay_us(hi)`，再 `led_off()` + `delay_us(lo)`
5. 改亮度	再调一次 `pwm1_set_duty()` 即可，CPU 可以去做别的	主循环必须不停调用 `softpwm_out(新占空比)`；中间去做别的事，这一拍就被拉长
6. 要一直亮着	FIFO 不能空：开 `FIE`，ISR 里补采样值，主循环再 `pwm1_fifo_refill()` 兜底	`delay_us()` 必须准，而且这 5ms 里 CPU 被占住，做不了别的

对应到本课 main() 里，两条线是这样用的：

c 复制代码

/* 硬件：初始化一次。之后主循环里只改占空比，波形继续由 PWM1 自己输出 */
lcd_init();                          /* 必须在前：它会先把 GPIO1_IO08 当 GPIO */
pwm1_init(65U, 998U, 100U);          /* 1kHz，先全亮 */
pwm1_set_duty(bl_duty);              /* 改亮度 = 改一个寄存器量，不阻塞 */

/* 软件：没有"启动"这一步。每次调用本身就花掉整整一个周期 */
softpwm_out(led_duty);               /* 阻塞 5ms，返回之前 CPU 都在 delay_us 里 */

所以背光可以一边呼吸、一边刷屏、一边用翻转中断测频；LED0 的呼吸只要被串口打印打断，就会顿一下。这不是灯坏了，是软件 PWM 的时间本来就是 CPU 一段一段数出来的。

三、关键寄存器

3.1 `PWMx_PWMCR`（控制寄存器，offset 0x0）

位	字段	说明
0	`EN`	使能 PWM
2:1	`REPEAT`	FIFO 中每个数据重复用几次（0~3 → 用 1~4 次）
3	`SWR`	软件复位，自清零（必须先有 CLKSRC 时钟，否则死等）
15:4	`PRESCALER`	12 位预分频，实际分频 = 值 + 1
17:16	`CLKSRC`	0=关闭 / 1=ipg_clk / 2=ipg_clk_highfreq / 3=ipg_clk_32k
19:18	`POUTC`	输出极性：0 = 先高后低；1 = 先低后高；2/3 = 不输出
25	`STOPEN`	停止模式下是否继续
26~	`FWM`	FIFO 水位（写满几个触发中断）

3.2 `PWMx_PWMPR`（周期，0x10） / `PWMx_PWMSAR`（采样，0xC）

PWMPR[15:0] = PERIOD，周期计数值 = PERIOD + 2
PWMSAR[15:0] = SAMPLE，决定占空比
PWMCNR[15:0]（0x14）= 当前计数值，调试时可直读

3.3 `PWMx_PWMSR`（状态，0x4） / `PWMx_PWMIR`（中断使能，0x8）

位	字段	说明
2:0	`FIFOAV`	FIFO 中有效数据个数 0~4
3	`FE`	FIFO 空标志
4	`ROV`	翻转（一个周期结束）标志，写 1 清
5	`CMP`	比较事件标志，写 1 清
6	`FWE`	FIFO 写错误，写 1 清

`PWMIR` 位	字段	说明
0	`FIE`	FIFO 空中断使能（必须开，否则输出会停）
1	`RIE`	翻转中断使能（测频率用）
2	`CIE`	比较中断使能

三种中断共用一根中断线 PWM1_IRQn = 115，必须在同一个 ISR 里按状态位逐个处理并清标志，漏清任何一种都会造成中断风暴把系统卡死。

四、代码结构

text 复制代码

25_pwm/
├── apps/
│   ├── main.c             # 4 种演示模式 + 屏幕 UI + 串口状态
│   ├── breath.c/.h        # 软件 PWM 呼吸灯（LED0）
│   ├── led.c / key.c / beep.c
├── board/imx6u/
│   ├── bsp_pwm.c/.h       # ★ PWM1 驱动：时钟源/周期/占空比/FIFO/测频
│   ├── bsp_lcd.c/.h       # eLCDIF（背光脚在 lcd_init 里先当 GPIO）
│   ├── bsp_delay.c        # GPT1 高精度延时（已修 delay_us bug）
│   └── ...                # clk / gpio / int / uart / i2c（后续课用）

4.1 PWM 初始化与配置（节选 `bsp_pwm.c`）

c 复制代码

/* 引脚复用：GPIO1_IO08 -> PWM1_OUT（ALT0） */
IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO1_IO08_PWM1_OUT, 0U);
IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_GPIO1_IO08_PWM1_OUT, 0x10B0U);

/* 关 PWM -> 先挂 ipg 时钟 -> 软复位（CLKSRC=0 时 SWR 不会自清零，会死等） */
PWM1->PWMCR = 0U;
PWM1->PWMCR = PWM_PWMCR_CLKSRC(PWM_CLKSRC_IPG) | PWM_PWMCR_PRESCALER(s_prescaler);
pwm1_sw_reset();                       /* 带 guard 计数，不会真死等 */
PWM1->PWMIR = 0U;

/* 控制字：时钟源 + 预分频 + 先高后低 + FIFO 数据只用一次 */
PWM1->PWMCR = PWM_PWMCR_CLKSRC(s_clksrc)
            | PWM_PWMCR_PRESCALER(s_prescaler)
            | PWM_PWMCR_POUTC(0U)
            | PWM_PWMCR_REPEAT(0U);

PWM1->PWMSR = PWM_PWMSR_ROV_MASK | PWM_PWMSR_CMP_MASK | PWM_PWMSR_FWE_MASK; /* W1C */
PWM1->PWMPR = PWM_PWMPR_PERIOD(s_period);
for (i = 0; i < 4; i++)                /* 预填满 FIFO */
    PWM1->PWMSAR = PWM_PWMSAR_SAMPLE(s_sample);
PWM1->PWMIR = PWM_PWMIR_FIE(1U);       /* 开 FIFO 空中断 */
PWM1->PWMCR |= PWM_PWMCR_EN(1U);       /* 使能 */

占空比只改变量，真正写 FIFO 交给中断/兜底，避免 ISR 之外争抢 FIFO：

c 复制代码

void pwm1_set_duty(unsigned char duty)
{
    s_duty   = duty;
    s_sample = (unsigned short)(((unsigned int)s_period + 2U) * s_duty / 100U);
}

void pwm1_fifo_refill(void)            /* FIFO 满时不写，避免 FWE */
{
    unsigned char n = 0U;
    while ((pwm1_fifo_av() < 4U) && (n < 4U)) {
        PWM1->PWMSAR = PWM_PWMSAR_SAMPLE(s_sample);
        n++;
    }
}

4.2 PWM 中断服务函数

c 复制代码

void pwm1_irqhandler(unsigned int gicciar, void *param)
{
    unsigned int sr = PWM1->PWMSR;

    if (sr & PWM_PWMSR_FE_MASK)  { pwm1_fifo_refill(); PWM1->PWMSR = PWM_PWMSR_FE_MASK;  }
    if (sr & PWM_PWMSR_ROV_MASK) { s_roll_tick = GPT1->CNT; s_roll++;
                                   PWM1->PWMSR = PWM_PWMSR_ROV_MASK; }   /* W1C */
    if (sr & PWM_PWMSR_FWE_MASK) { s_fwe++; PWM1->PWMSR = PWM_PWMSR_FWE_MASK; }
}

4.3 用翻转中断实测频率（验证公式）

思路：开 RIE，在 ISR 里记录两次翻转的 GPT1 时间戳（GPT1 = 1MHz，1 tick = 1µs），

两个时间戳之差就是一个 PWM 周期：

c 复制代码

*freq_hz = 1000000U / (t1 - t0);

pwm1_measure_start() + pwm1_measure_poll() 做成非阻塞状态机，测量期间主循环照常呼吸、刷屏。

4.4 软件 PWM 呼吸灯

c 复制代码

/* 周期 5ms(200Hz)，duty 按 gamma≈2 的曲线变化，每 4 个周期(20ms)推进一格 */
void softpwm_out(unsigned char duty)
{
    hi = (SOFTPWM_PERIOD_US * duty) / 100U;
    lo = SOFTPWM_PERIOD_US - hi;
    if (hi) { led_on();  delay_us(hi); }
    if (lo) { led_off(); delay_us(lo); }
}

五、运行现象

5.1 串口输出内容说明

text 复制代码

=== 25_pwm: PWM / backlight ===
PWM1 -> GPIO1_IO08 (LCD backlight), ipg=66MHz prescaler=65 period=998
calc freq = 1000Hz, duty = 100% (PWMSAR=1000)
LED0 -> GPIO1_IO03, software PWM 200Hz (no PWM mux on this pin)
KEY0: switch mode

[breath] bl= 37% led= 37% src=ipg_clk(66M)      pr=998 ps=65 sar= 370 f=  1000Hz roll=1234 fifo=3 fwe=0
[mode] -> 2 freq
[freq]  bl= 50% led= 50% src=ipg_clk(66M)       pr= 98 ps=65 sar=  50 f= 10000Hz roll=...
[mode] -> 3 clksrc
[clksrc] ipg_clk(66M)       meas=1000Hz calc=1000Hz period=998
[clksrc] ipg_clk_highfreq   meas=xxxxHz calc=0Hz period=998     <-- highfreq 频率以实测为准
[clksrc] ipg_clk_32k        meas=0Hz    calc=0Hz  period=998    <-- 约 0.5Hz，肉眼可见背光慢闪

解读几个字段：pr=PWMPR、ps=预分频值、sar=采样值（= (pr+2)×duty%）、f=按公式算出的频率、

roll=翻转中断累计次数、fifo=当前 FIFO 有效数据个数、fwe=FIFO 写错误次数（正常应恒为 0）。

5.2 屏幕画面（无字库，用图形表达）

区域	含义
顶部色条	当前模式（绿=呼吸 / 青=占空比台阶 / 黄=频率 / 紫=时钟源）
上部大条（灰阶）	背光占空比，灰阶越亮表示越亮
中部红条	LED0 软件 PWM 占空比
中央方块	「灯泡」：方块越大 = 占空比越大
时钟源三格	绿=ipg / 蓝=ipg_highfreq / 橙=32k，当前源高亮
底部档位格	当前模式下的档位下标

5.3 四种模式（KEY0 循环切换）

模式	现象	想说明的事
0 呼吸	背光与 LED 同步 0→100%→0	占空比连续变化 = 亮度连续变化；对比硬件/软件 PWM
1 占空比台阶	5/25/50/75/100%，每档 1.5s	占空比与亮度的台阶关系（gamma 校正前并不线性）
2 频率档位	1k→2k→5k→10kHz，占空比固定 50%	亮度不变：频率不是亮度，只是"闪得快慢"
3 时钟源	ipg → ipg_highfreq → 32k，各测一次频率	时钟源决定频率上限；32k 源下背光约 0.5Hz 慢闪

5.4 KEY0 按下之后怎么切

KEY0 接在 UART1_CTS_B（GPIO1_IO18）上，按下为低。主循环不调用 会阻塞 10ms 的 key_get_value()，而是每转一圈问一次 key_pressed()。一圈的节拍由软件 PWM 定死：softpwm_out() 阻塞 5ms，所以按键扫描、档位计时、刷屏全是以 5ms 为一拍。

key_pressed() 只认下降沿，并且按下后冷却 40 拍（200ms）：

c 复制代码

/* last/cur：1 = 松开，0 = 按下。只在 1→0 的那一拍返回 1 */
if (cool > 0U) {
    cool--;                              /* 冷却期内忽略后续边沿 */
} else if ((last == 1U) && (cur == 0U)) {
    hit  = 1U;
    cool = 40U;                          /* 40 × 5ms = 200ms */
}

按住不放不会连切。冷却期内就算抖动出新的边沿，也要等松手之后再按一次才算下一次。

认到一次有效按下，先把现场清回已知状态，再进入下一个模式 。顺序不能反：模式 3 可能正停在 32kHz 时钟源上，如果先跑新模式的 switch，背光会带着错误的时钟源进呼吸或台阶。

c 复制代码

mode++;
if (mode >= 4U) mode = 0U;               /* 0→1→2→3→0 */
idx = timer = 0U;                        /* 档位和 1.5s 计时从头数 */
cs_idx = cs_phase = cs_timer = 0U;       /* 模式 3 的测量状态机归零 */
pwm1_set_clksrc(PWM_CLKSRC_IPG);         /* 时钟源拉回 66MHz */
pwm1_set_period(998U);                   /* 周期拉回 1kHz */

清完现场，同一圈 就按新的 mode 更新占空比。四个模式各自往前走的方式不一样：

模式	这一拍做什么	什么时候进下一档
0 呼吸	`breath_next()` 取当前占空比，硬件、软件 PWM 用同一个值	函数内部每 4 拍（20ms）才沿 gamma 曲线走一格，到顶后反向
1 台阶	`bl_duty = step_duty[idx]`，5/25/50/75/100	`timer` 加到 300 拍（1.5s）后 `idx++`，到 5 回到 0
2 频率	占空比固定 50%，`pwm1_set_period(freq_period[idx])`	同样 300 拍换一档：998 → 498 → 198 → 98（1k/2k/5k/10kHz）
3 时钟源	占空比固定 50%，另外用 `cs_phase` 走测量状态机	见下面

模式 3 不靠 timer，单独用三态：

text 复制代码

cs_phase = 0  切到 clksrc_seq[cs_idx]，调用 pwm1_measure_start(6s)
cs_phase = 1  每拍 pwm1_measure_poll()：还在测就什么都不做
              测完 → 打印 meas/calc，cs_timer = 400（停 2s）
              失败 → cs_timer = 100（停 0.5s）
cs_phase = 2  cs_timer 倒数到 0，cs_idx++（ipg → highfreq → 32k → 回到 ipg），相位回到 0

测量是非阻塞的，所以这几秒里 LED 的软件 PWM、FIFO 兜底和刷屏都还在转。再按一次 KEY0 会把 cs_phase 清掉，并立刻把时钟源和周期恢复成 ipg、1kHz，不会把 32kHz 慢闪带进下一个模式。

5.5 蜂鸣音

程序运行有的时候会听到蜂鸣音，但听到的不是板上那只蜂鸣器。引脚说明如下：

器件	引脚	本课实际状态
LED0	`GPIO1_IO03`	软件 PWM，固定 200Hz，只负责点灯
蜂鸣器	`SNVS_TAMPER1`（`GPIO5_IO01`）	`beep_init()` 后马上 `beep_off()`，主循环里没有再打开。低电平才响，脚被拉高，所以它是静音的
LCD 背光	`GPIO1_IO08` = `PWM1_OUT`	硬件 PWM，频率会随模式变

会叫的是背光升压电路里的电感。硬件 PWM 输出 1kHz～10kHz 的方波，正好落在人耳听得见的范围，线圈跟着电流来回振动，听感就是蜂鸣音。占空比接近 0% 或 100% 时输出几乎是直流，电感安静；占空比在中间、尤其 50% 时切得最厉害，声音最明显。所以只是「有时候」才听到。

用模式 2 可以确认来源：亮度不动（占空比锁在 50%），音调却按 1kHz → 2kHz → 5kHz → 10kHz 往上跳。LED0 的软件 PWM 始终是 200Hz，音调如果在变，就一定是背光这路。切到模式 3 的 32kHz 时钟源后，背光大约 0.5Hz 慢闪，音调消失，只剩缓慢亮灭。

六、编译与下载

bash 复制代码

# WSL 中
cd /mnt/d/documents/learn_i.mx6u/25_pwm
make clean && make && make imx

powershell 复制代码

# Windows 中（dl.py 默认镜像是 22_lcdid，其他课必须显式传路径）
python D:\documents\learn_i.mx6u\tools\dl.py D:\documents\learn_i.mx6u\25_pwm\load.imx --com COM16
# 串口被助手占用时：
python D:\documents\learn_i.mx6u\tools\dl.py D:\documents\learn_i.mx6u\25_pwm\load.imx --no-serial

步骤：先开串口助手 → 拨码 0100 + 按 RESET → 出现 SE Blank 6ULL → 跑 dl.py。

判断有没有真的重编，看 uart_printf.bin 的时间戳，不要看 load.imx （make imx 每次都会重打包 IVT）。

本课的 Makefile 沿用通配（SRCDIRS 含 apps、board/imx6u...），新增的 bsp_pwm.c、breath.c 自动纳入编译，无需改 Makefile。

运行效果：

串口实际输出：

bash 复制代码

python D:\documents\learn_i.mx6u\tools\dl.py D:\documents\learn_i.mx6u\25_pwm\load.imx --com 
COM16
File: D:\documents\learn_i.mx6u\25_pwm\load.imx (24852 bytes)
IVT: entry=0x87800000 dcd=0x877FF42C self=0x877FF400
Serial: COM16 @ 115200
    HID cand iface=0 usage=0xff00/1 name='SE Blank 6ULL'
HID: SE Blank 6ULL
[1] DCD_WRITE -> OCRAM 0x00910000, len=488
    DCD HAB=0x56787856 status=0x128A8A12 [OK]
[2] WRITE_FILE -> 0x877FF400, len=24852
    ... 8192/24852
    ... 16384/24852
    ... 24576/24852
    FILE HAB=0x56787856 status=0x88888888 [OK]
[3] JUMP_ADDRESS -> IVT 0x877FF400
    JUMP HAB=0x56787856 status=0x00000000 [OK]
=== 下载完成 ===
读取 COM16 20s（请摸屏看坐标）...
LCD ID = 0x4384
panel...
panel ok
lcdgpio...
gpio ok
clk...
clk ok
lcd reset...
reset ok
elcdif...
enable+clear...
LCD 800x480 fb=0x89000000 ready

=== 25_pwm: PWM / backlight ===
PWM1 -> GPIO1_IO08 (LCD backlight), ipg=66MHz prescaler=65 period=998
calc freq = 1000Hz, duty = 100% (PWMSAR=1000)
LED0 -> GPIO1_IO03, software PWM 200Hz (no PWM mux on this pin)
KEY0: switch mode
[breath] bl=  6% led=  6% src=ipg_clk(66M)       pr=998 ps=65 sar=  60 f=  1000Hz roll=3916 fifo=4 fwe=0
[breath] bl= 25% led= 25% src=ipg_clk(66M)       pr=998 ps=65 sar= 250 f=  1000Hz roll=7820 fifo=4 fwe=0
[breath] bl= 56% led= 56% src=ipg_clk(66M)       pr=998 ps=65 sar= 560 f=  1000Hz roll=12288 fifo=4 fwe=1
[breath] bl= 99% led= 99% src=ipg_clk(66M)       pr=998 ps=65 sar= 990 f=  1000Hz roll=17669 fifo=4 fwe=1
[breath] bl= 55% led= 55% src=ipg_clk(66M)       pr=998 ps=65 sar= 550 f=  1000Hz roll=22964 fifo=4 fwe=1

七、与 Linux 驱动的对应关系

裸机做法	Linux 中的对应
`IOMUXC_SetPinMux(GPIO1_IO08 → PWM1_OUT)`	设备树 `pinctrl_pwm1: MX6UL_PAD_GPIO1_IO08__PWM1_OUT`
`PWMCR[CLKSRC]` 选时钟源	`clocks = <&clks IMX6UL_CLK_PWM1>`，由 CCF 统一管
`PRESCALER` / `PWMPR` / `PWMSAR`	`drivers/pwm/pwm-imx.c` 的 `pwm_imx27_apply()`，按 `period_ns/duty_ns` 反算
`PERIOD + 2`	内核注释同样写着 the real period value should be PERIOD value in PWMPR plus 2
FIFO 空中断补采样值	内核里改成写前等 FIFO 有空位（`wait for FIFOAV`），不用中断
`pwm1_set_duty()`	`pwm_config() / pwm_apply()`，用户态 `/sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0/duty_cycle`
LCD 背光用 PWM1	设备树 `backlight { pwms = <&pwm1 0 5000000>; brightness-levels = ...; }` + `pwm-backlight` 驱动
软件 PWM 翻 GPIO	`drivers/pwm/pwm-gpio.c` / 内核 soft-PWM 或 `leds-gpio` 的 `ledtrig-pattern`

一句话概括：裸机里手算 PERIOD/SAMPLE 的这套活，Linux 下被 pwm-imx.c + pwm-backlight + 设备树包掉了；但要看懂驱动为什么要那么算，还是得回到本文这三个公式。

八、参考资料

《I.MX6ULL 参考手册》Chapter 40：Pulse Width Modulation（PWM）（时钟源、FIFO、寄存器位定义）
《I.MX6ULL 参考手册》Chapter 18：CCM（ipg_clk / ipg_clk_highfreq / ipg_clk_32k 的来源）
《I.MX6ULL 参考手册》Chapter 32：GPT（本课 GPT1 当 1MHz 时基用）
正点原子《I.MX6U 嵌入式 Linux 驱动开发指南》「LCD 背光调节实验」章节
Linux 内核 drivers/pwm/pwm-imx.c、drivers/video/backlight/pwm_bl.c

I.MX6U 裸机开发 25. PWM 与 LCD 背光

I.MX6U 裸机开发 25. PWM 与 LCD 背光

先看结论：本课的三条硬知识

一、实验环境与硬件

引脚分配

时钟链路（PWM 的"水源"）

二、PWM 原理：频率、占空比、FIFO

2.1 三个公式

2.2 采样 FIFO

2.3 硬件 PWM vs 软件 PWM

2.4 使用方法：配一次，还是每个周期都亲自翻脚

三、关键寄存器

3.1 PWMx_PWMCR（控制寄存器，offset 0x0）

3.2 PWMx_PWMPR（周期，0x10） / PWMx_PWMSAR（采样，0xC）

3.3 PWMx_PWMSR（状态，0x4） / PWMx_PWMIR（中断使能，0x8）

四、代码结构

4.1 PWM 初始化与配置（节选 bsp_pwm.c）

4.2 PWM 中断服务函数

4.3 用翻转中断实测频率（验证公式）

4.4 软件 PWM 呼吸灯

五、运行现象

5.1 串口输出内容说明

5.2 屏幕画面（无字库，用图形表达）

5.3 四种模式（KEY0 循环切换）

5.4 KEY0 按下之后怎么切

5.5 蜂鸣音

六、编译与下载

七、与 Linux 驱动的对应关系

八、参考资料

3.1 `PWMx_PWMCR`（控制寄存器，offset 0x0）

3.2 `PWMx_PWMPR`（周期，0x10） / `PWMx_PWMSAR`（采样，0xC）

3.3 `PWMx_PWMSR`（状态，0x4） / `PWMx_PWMIR`（中断使能，0x8）

4.1 PWM 初始化与配置（节选 `bsp_pwm.c`）