PWM 信号有两个关键的术语：频率和占空比，频率就是开关速度，把一次开关算作一个周期，那么频率就是 1 秒内进行了多少次开关。占空比就是一个周期内高电平时间和低电平时间的比例，一个周期内高电平时间越长占空比就越大，反之占空比就越小。占空比用百分之表示，如果一个周期内全是低电平那么占空比就是 0%，如果一个周期内全是高电平那么占空比就是100%。

给 LCD 的背光引脚输入一个 PWM 信号，这样就可以通过调整占空比的方式来调整LCD 背光亮度了。提高占空比就会提高背光亮度，降低占空比就会降低背光亮度。重点就在于PWM 信号的产生和占空比的控制， I.MX6U 提供了 PWM 外设，因此可以配置 PWM 外设来产生PWM 信号

二、硬件原理

1、I.MX6U PWM

I.MX6U PWM 结构框图如下

各部分功能如下：
①、此部分是一个选择器，用于选择 PWM 信号的时钟源，一共有三种时钟源： ipg_clk、
ipg_clk_highfreq 和 ipg_clk_32k。
②、这是一个 12 位的分频器，可以对①中选择的时钟源进行分频。
③、这是 PWM 的 16 位计数器寄存器，保存着 PWM 的计数值。
④、这是 PWM 的 16 位周期寄存器，此寄存器用来控制 PWM 的频率。
⑤、这是 PWM 的 16 位采样寄存器，此寄存器用来控制 PWM 的占空比。
⑥、此部分是 PWM 的中断信号， PWM 是提供中断功能的，如果使能了相应的中断的话就会产生中断。
⑦、此部分是 PWM 对应的输出 IO，产生的 PWM 信号就会从对应的 IO 中输出

频率和占空比

PWM 的 16 位计数器是个向上计数器，此计数器会从 0X0000 开始计数，直到计数值等于寄存器 PWMx_PWMPR(x=1~8)+ 1，然后计数器就会重新从 0X0000 开始计数，如此往复。所以寄存器 PWMx_PWMPR 可以设置 PWM 的频率。
在一个周期内， PWM 从 0X0000 开始计数的时候， PWM 引脚先输出高电平(默认情况下，可以通过配置输出低电平)。采样寄存器PWMx_PWMSAR 中的FIFO 保存的采样值会在每个时钟和计数器值进行比较，当采样值和计数器相等的话 PWM 引脚就会改为输出低电平(默认情况下，同样可以通过配置输出高电平)。计数器会持续计数，直到和周期寄存器 PWMx_PWMPR(x=1~8) + 1 的值相等，这样一个周期就完成了。所以，采样 FIFO 控制着占空比，因此相当于 PWMx_PWMSAR 控制着占空比。至此， PWM 信号的频率和占空比设置就知道该如何去做了

PWM 开启以后会按照默认值运行，并产生 PWM 波形，而这个默认的 PWM 一般并不是需要的波形。因此，在开启 PWM 之前最好设置好 PWMx_PWMPR 和 PWMx_PWMSAR 这两个寄存器，也就是设置好 PWM 的频率和占空比，FIFO保存着采样值，当向PWMSAR寄存器写采样值的时候会写道FIFO里面，内每当读取一次PWMSAR寄存器，FIFO里面的数据都会减一，或者每产生一个PWM信号，FIFO的数据也会减一。直到FIFO为空，那么就无法再产生PWM信号。FIFO为空的时候会产生中断，可以在中断中向FIFO写入采样数据，也就是向PWMSAR写数据

2、原理图与数据手册

LCD 背光控制引脚连接在BLT PWM

BLT PWM在I.MX6U 的 GPIO1_IO8 上，查看数据手册

GPIO1_IO8 可以复用为 PWM1_OUT。

3、寄存器

使用到的部分寄存器如下

PWM1_PWMCR

FWM(bit27:26)： FIFO 水位线，用来设置 FIFO 空余位置为多少的时候表示 FIFO 为空。设置为 0 的时候表示 FIFO 空余位置大于等于 1 的时候 FIFO 为空；设置为 1 的时候表示 FIFO 空余位置大于等于 2 的时候 FIFO 为空；设置为 2 的时候表示 FIFO 空余位置大于等于 3 的时候FIFO 为空；设置为 3 的时候表示 FIFO 空余位置大于等于 4 的时候 FIFO 为空。
STOPEN(bit25)：此位用来设置停止模式下 PWM 是否工作，为 0 的话表示在停止模式下PWM 继续工作，为 1 的话表示停止模式下关闭 PWM。
DOZEN(bit24)：此位用来设置休眠模式下 PWM 是否工作，为 0 的话表示在休眠模式下PWM 继续工作，为 1 的话表示休眠模式下关闭 PWM。
WAITEN(bit23)：此位用来设置等待模式下 PWM 是否工作，为 0 的话表示在等待模式下PWM 继续工作，为 1 的话表示等待模式下关闭 PWM。
DEGEN(bit22)：此位用来设置调试模式下 PWM 是否工作，为 0 的话表示在调试模式下PWM 继续工作，为 1 的话表示调试模式下关闭 PWM。

BCTR(bit21)：字节交换控制位，用来控制 16 位的数据进入 FIFO 的字节顺序。为 0 的时候不进行字节交换，为 1 的时候进行字节交换。
HCRT(bit20)：半字交换控制位，用来决定从 32 位 IP 总线接口传输来的哪个半字数据写入采样寄存器的低 16 位中。
POUTC(bit19:18)： PWM 输出控制控制位，用来设置 PWM 输出模式，为 0 的时候表示PWM 先输出高电平，当计数器值和采样值相等的话就输出低电平。为 1 的时候相反，当为 2 或者 3 的时候 PWM 信号不输出。本章我们设置为 0，也就是一开始输出高电平，当计数器值和采样值相等的话就改为低电平，这样采样值越大高电平时间就越长，占空比就越大。
CLKSRC(bit17:16)： PWM 时钟源选择，为 0 的话关闭；为 1 的话选择 ipg_clk 为时钟源；为 2 的话选择 ipg_clk_highfreq 为时钟源；为 3 的话选择 ipg_clk_32k 为时钟源。本章我们设置为 1，也就是选择 ipg_clk 为 PWM 的时钟源，因此 PWM 时钟源频率为 66MHz。
PRESCALER(bit15:4)：分频值，可设置为 0~4095，对应着 1~4096 分频。
SWR(bit3)：软件复位，向此位写 1 就复位 PWM，此位是自清零的，当复位完成以后此位会自动清零。
REPEAT(bit2:1)：重复采样设置，此位用来设置 FIFO 中的每个数据能用几次。可设置 0~3，分别表示 FIFO 中的每个数据能用 1~4 次。本章我们设置为 0，即 FIFO 中的每个数据只能用一次。
EN(bit0)： PWM 使能位，为 1 的时候使能 PWM，为 0 的时候关闭 PWM

PWM1_PWMIR

CIE(bit2)：比较中断使能位，为 1 的时候使能比较中断，为 0 的时候关闭比较中断。
RIE(bit1)：翻转中断使能位，当计数器值等于采样值并回滚到 0X0000 的时候就会产生此中断，为 1 的时候使能翻转中断，为 0 的时候关闭翻转中断。
FIE(bit0)： FIFO 空中断，为 1 的时候使能，为 0 的时候关闭

PWM1_PWMSR

FWE(bit6)： FIFO 写错误事件，为 1 的时候表示发生了 FIFO 写错误。
CMP(bit5)： FIFO 比较事件发标志位，为 1 的时候表示发生 FIFO 比较事件。
ROV(bit4)：翻转事件标志位，为 1 的话表示翻转事件发生。
FE(bit3)： FIFO 空标志位，为 1 的时候表示 FIFO 位空。
FIFOAV(bit2:1)：此位记录 FIFO 中的有效数据个数，有效值为 0~4，分别表示 FIFO 中有0~4 个有效数据。

PWM1_PWMPR

寄存器 PWM1_PWMPR 只有低 16 位有效，当 PWM 计数器的值等于 PERIOD+1 的时候就会从 0X0000 重新开始计数，开启另一个周期。 PWM 的频率计算公式如下：

PWMO(Hz) = PCLK(Hz) / (PERIOD + 2)

其中 PCLK 是最终进入 PWM 的时钟频率，假如 PCLK 的频率为 1MHz，现在我们要产生一个频率为 1KHz 的 PWM 信号，那么就可以设置 PERIOD = 1000000 / 1000 – 2 = 998

PWM1_PWMSAR

此寄存器也是只有低 16 位有效，为采样值。通过这个采样值即可调整占空比，当计数器的值小于 SAMPLE 的时候输出高电平(或低电平)。当计数器值大于等于 SAMPLE，小于寄存器PWM1_PWMPR 的 PERIO 的时候输出低电平(或高电平)。同样在上面的例子中，假如我们要设
置 PWM 信号的占空比为 50%，那么就可以将 SAMPLE 设置为(PERIOD + 2) / 2 = 1000 / 2=500

三、代码编写

创建bsp_backlight.c和bsp_backlight.h

1、编写bsp_backlight.h


#ifndef __BSP_BACKLIGHT_H
#define __BSP_BACKLIGHT_H
 
#include "imx6ul.h"
#include "bsp_int.h"
 
/* 背光PWM结构体 */
struct backlight_dev_struc
{	
	unsigned char pwm_duty;		/* 占空比	*/
};
 
 
/* 函数声明 */
void backlight_init(void);
void pwm1_enable(void);
void pwm1_setsample_value(unsigned int value);
void pwm1_setperiod_value(unsigned int value);
void pwm1_setduty(unsigned char duty);
void pwm1_irqhandler(void);
 
#endif

2、编写bsp_backlight.c


 
#include "bsp_backlight.h"
 
/* 背光设备 */
struct backlight_dev_struc backlight_dev;
 
/*
 * @description	: pwm1中断处理函数
 * @param		: 无
 * @return 		: 无
 */
void pwm1_irqhandler(void)
{
 
	if(PWM1->PWMSR & (1 << 3)) 	/* FIFO为空中断 */
	{
		/* 将占空比信息写入到FIFO中,其实就是设置占空比 */
		pwm1_setduty(backlight_dev.pwm_duty); 
		PWM1->PWMSR |= (1 << 3); /* 写1清除中断标志位 */ 
	}
}
 
/*
 * @description	: 初始化背光PWM
 * @param		: 无
 * @return 		: 无
 */
void backlight_init(void)
{
	unsigned char i = 0;
	
	/* 1、背光PWM IO初始化 */
	IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO1_IO08_PWM1_OUT, 0); /* 复用为PWM1_OUT */
 
	/* 配置PWM IO属性	
	 *bit 16:0 HYS关闭
	 *bit [15:14]: 10 100K上拉
	 *bit [13]: 1 pull功能
	 *bit [12]: 1 pull/keeper使能
	 *bit [11]: 0 关闭开路输出
	 *bit [7:6]: 10 速度100Mhz
	 *bit [5:3]: 010 驱动能力为R0/2
	 *bit [0]: 0 低转换率
	 */
	IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_GPIO1_IO08_PWM1_OUT, 0XB090);
	
	/* 2、初始化PWM1		*/
	/*
   	 * 初始化寄存器PWMCR
   	 * bit[27:26]	: 01  当FIFO中空余位置大于等于2的时候FIFO空标志值位
   	 * bit[25]		:
 0  停止模式下PWM不工作
   	 * bit[24]		: 0	  休眠模式下PWM不工作
   	 * bit[23]		: 0   等待模式下PWM不工作
   	 * bit[22]		: 0   调试模式下PWM不工作
   	 * bit[21]		: 0   关闭字节交换
   	 * bit[20]		: 0	  关闭半字数据交换
   	 * bit[19:18]	: 00  PWM输出引脚在计数器重新计数的时候输出高电平
   	 *					  在计数器计数值达到比较值以后输出低电平
   	 * bit[17:16]	: 01  PWM时钟源选择IPG CLK = 66MHz
   	 * bit[15:4]	: 65  分频系数为65+1=66，PWM时钟源 = 66MHZ/66=1MHz
   	 * bit[3]		: 0	  PWM不复位
   	 * bit[2:1]		: 00  FIFO中的sample数据每个只能使用一次。
   	 * bit[0]		: 0   先关闭PWM，后面再使能
	 */
	PWM1->PWMCR = 0;	/* 寄存器先清零 */
	PWM1->PWMCR |= (1 << 26) | (1 << 16) | (65 << 4);
 
	/* 设置PWM周期为1000,那么PWM频率就是1M/1000 = 1KHz。 */
	pwm1_setperiod_value(1000);
 
	/* 设置占空比，默认50%占空比   ,写四次是因为有4个FIFO */
	backlight_dev.pwm_duty = 50;
	for(i = 0; i < 4; i++)
	{
		pwm1_setduty(backlight_dev.pwm_duty);	
	}
	
	/* 使能FIFO空中断，设置寄存器PWMIR寄存器的bit0为1 */
	PWM1->PWMIR |= 1 << 0;
	system_register_irqhandler(PWM1_IRQn, (system_irq_handler_t)pwm1_irqhandler, NULL);	/* 注册中断服务函数 */
	GIC_EnableIRQ(PWM1_IRQn);	/* 使能GIC中对应的中断 */
	PWM1->PWMSR = 0;			/* PWM中断状态寄存器清零 */
	
	pwm1_enable();				/* 使能PWM1 */
 
	
}
 
/*
 * @description	: 使能PWM
 * @param		: 无
 * @return 		: 无
 */
void pwm1_enable(void)
{
	PWM1->PWMCR |= 1 << 0;	 
}
 
/*
 * @description		: 设置Sample寄存器，Sample数据会写入到FIFO中，
 * 					  所谓的Sample寄存器，就相当于比较寄存器，假如PWMCR中的POUTC
 *				  	  设置为00的时候。当PWM计数器中的计数值小于Sample的时候
 *					  就会输出高电平，当PWM计数器值大于Sample的时候输出底电平,
 *					  因此可以通过设置Sample寄存器来设置占空比
 * @param -  value	: 寄存器值，范围0~0XFFFF
 * @return 			: 无
 */
void pwm1_setsample_value(unsigned int value)
{
	PWM1->PWMSAR = (value & 0XFFFF);	
}
 
/*
 * @description		: 设置PWM周期，就是设置寄存器PWMPR，PWM周期公式如下
 *					  PWM_FRE = PWM_CLK / (PERIOD + 2)， 比如当前PWM_CLK=1MHz
 *					  要产生1KHz的PWM，那么PERIOD = 1000000/1K - 2 = 	998
 * @param -  value	: 周期值，范围0~0XFFFF
 * @return 			: 无
 */
void pwm1_setperiod_value(unsigned int value)
{
	unsigned int regvalue = 0;
 
	if(value < 2)
		regvalue = 2;
	else 
		regvalue = value - 2;
	PWM1->PWMPR = (regvalue & 0XFFFF);
}
 
/*
 * @description		: 设置PWM占空比
 * @param -  value	: 占空比0~100，对应0%~100%
 * @return 			: 无
 */
void pwm1_setduty(unsigned char duty)
{
	unsigned short preiod;
	unsigned short sample;
 
	backlight_dev.pwm_duty = duty;
	preiod = PWM1->PWMPR + 2;
	sample = preiod * backlight_dev.pwm_duty / 100;
	pwm1_setsample_value(sample);
}

3、main文件


 
#include "bsp_clk.h"
#include "bsp_delay.h"
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_beep.h"
#include "bsp_key.h"
#include "bsp_int.h"
#include "bsp_uart.h"
#include "bsp_lcd.h"
#include "bsp_lcdapi.h"
#include "bsp_rtc.h"
#include "bsp_icm20608.h"
#include "bsp_spi.h"
#include "stdio.h"
#include "bsp_ft5426.h"
#include "bsp_gt9147.h"
#include "bsp_backlight.h"
 
/*
 * @description	: 使能I.MX6U的硬件NEON和FPU
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
 void imx6ul_hardfpu_enable(void)
{
	uint32_t cpacr;
	uint32_t fpexc;
 
	/* 使能NEON和FPU */
	cpacr = __get_CPACR();
	cpacr = (cpacr & ~(CPACR_ASEDIS_Msk | CPACR_D32DIS_Msk))
		   |  (3UL << CPACR_cp10_Pos) | (3UL << CPACR_cp11_Pos);
	__set_CPACR(cpacr);
	fpexc = __get_FPEXC();
	fpexc |= 0x40000000UL;	
	__set_FPEXC(fpexc);
}
 
/*
 * @description	: main函数
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
int main(void)
{
 
	unsigned char i = 0,keyvalue=0,duty=0;
	unsigned char state = OFF;
	imx6ul_hardfpu_enable();	/* 使能I.MX6U的硬件浮点 			*/
	int_init(); 				/* 初始化中断(一定要最先调用！) */
	imx6u_clkinit();			/* 初始化系统时钟 					*/
	delay_init();				/* 初始化延时 					*/
	clk_enable();				/* 使能所有的时钟 					*/
	led_init();					/* 初始化led 					*/
	beep_init();				/* 初始化beep	 				*/
	uart_init();				/* 初始化串口，波特率115200 */
	lcd_init();					/* 初始化LCD 					*/		
	backlight_init();
 
	tftlcd_dev.forecolor = LCD_RED;
 
	lcd_show_string(50, 10, 400, 24, 24, (char*)"ALPHA-IMX6UL BACKLIGHT TEST");    /* 显示字符串 */
	lcd_show_string(50, 40, 200, 16, 16, (char*)"MY@4384");  
	lcd_show_string(50, 60, 200, 16, 16, (char*)"2023/2/23");  
	/* 设置默认占空比 10% */
	if(tftlcd_dev.id == ATKVGA)
		duty=100;	//VGA只能在满输出时才能亮屏
	else
		duty = 10;
	lcd_shownum(50 + 72, 90, duty, 3, 16);
	pwm1_setduty(duty);	
	
	while(1)					
	{
		keyvalue = key_getvalue();
		if(keyvalue == KEY0_VALUE)
		{
			duty += 10;				/* 占空比加10% */
			if(duty > 100)			/* 如果占空比超过100%，重新从10%开始 */
				duty = 10;
			lcd_shownum(50 + 72, 90, duty, 3, 16);
			pwm1_setduty(duty);		/* 设置占空比 */
		}
		
		delayms(10);
		i++;
		if(i == 50)
		{	
			i = 0;
			state = !state;
			led_switch(LED0,state);	
		}
	}
	return 0;
}

编译烧写到sd,插上开发板之后就可以通过按键进行调节显示屏背光

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