2.3　舵機驅動程序編寫

　　2.3.1　使用udev來動態建立設備節點

　　Linux 2.6系列的內核使用udev來管理/dev目錄下的設備節點。同時它也用來接替devfs及hotplug的功能，這意味著它要在添加/刪除硬件時處理 /dev目錄以及所有用戶空間的行為，包括加載firmware時。udev依賴于sysfs輸出到用戶空間的所有設備信息，以及當設備添加或者刪除時 /sbin/hotplug對它的通知［4］。

　　為了udev能夠正常工作，一個設備驅動程序要做的事情是通過sysfs將驅動程序所控制設備的主設備號和次設備號導出到用戶空間。udev在sysfs 中的/class/目錄樹中搜索名為dev的文件，這樣內核通過/sbin/hotplug接口調用它的時候，就能獲得分配給特定設備的主設備號和次設備號［5］。一個設備驅動程序只需要使用class_create接口為它所控制的每個設備創建該文件。

　　使用class_create函數創建class結構，這段代碼在sysfs中的/sys/class下創建一個目錄，目錄中創建一個新的“pwm”的 class類以容納通過sysfs輸出的驅動程序的所有屬性。其中的一個屬性是dev文件條目，它由class_device_create（）創建—— 它觸發了用戶空間udev守護進程創建/dev/pwm設備節點。代碼如下所示：

　　static struct class * pwm_class;

　　pwm_class = class_create（THIS_MODULE， “pwm”）;

　　if（IS_ERR（pwm_class））{

　　printk（KERN_ERR “Error creating pwm class.\\n”）;

　　goto error;

　　}

　　當驅動程序發現一個設備并且已經分配了一個次設備號時，驅動程序將調用class_device_create函數：

　　class_device_create（pwm_class， NULL， MKDEV（device_major， 0）， NULL， “pwm”）;

　　這段代碼在/sys/class/pwm下創建一個子目錄pwmN，這里N是設備的次設備號。在這個目錄中創建一個文件dev，有了這個udev就可以在/dev目錄下為該設備創建一個設備節點。

　　當設備與驅動程序脫離時，它也與分配的次設備號脫離，此時需要調用class_device_destroy（struct class *cls， dev_t devt）函數刪除該設備在sysfs中的入口項：

　　class_device_destroy（pwm_class， MKDEV（device_major， 0））。

　　2.3.2　配置PWM的輸出頻率

　　先使用Linux系統提供的系統函數來獲取時鐘pclk：

　　clk_p = clk_get（NULL， “pclk”）;

　　pclk = clk_get_rate（clk_p）;

　　由S3C2410數據手冊可知，經過預分頻器和時鐘分頻器之后，計算定時器0的輸入時鐘頻率為clkin=（pclk/{prescaler0+1} /divider value）；再通過16位的定時器0計數寄存器TCNTB0、和定時器0比較計數器TCMPB0（它們的值分別用tcnt和tcmp表示）分頻，這樣就可以從引腳Tout0處得到合適的PWM波形信號了，其周期為T=tcnt/clkin，高電平周期為Th= tcmp/clkin。

　　已知pclk=50.7 MHz，令

　　MAX=（prescale0+1）×（divider value）（1）

　　則有clkin=pclk/MAX；可以取tcnt=pclk/date；又因為tcnt為16位，所以tcnt≤65 535，這樣可以直接消去pclk中的507；而系統需要T=20 ms的周期，先提取出系數50，即：

　　tcnt=pclk/（date×50）=1 014 000/date（2）

　　得出MAX=date≥16，prescaler0的取值范圍為0～255，divider value的可取值為1、2、4、16。

　　要求的PWM波形周期為20 ms，正電平寬度為0.5～2.5 ms，20 ms/0.5 ms=40，所以：

　　tcmp=tcnt/40+（cmd-1）×tcnt/（40×N）（3）

　　其中tcmp和tcnt均為整數；N即為細分系數，它表示cmd加1時舵機將旋轉（45/N）°；cmd是要輸入的控制參數，用它來控制舵機的角度。

　　由式（1）~（3），以及tcmp和tcnt盡量取整數以減小誤差的原則，MAX=date=可取16、20、25。

　　3　實驗結果分析

　　理論上，細分系數N取值越大、執行器的動作越精確越好，但過大的細分系數會導致執行器的命令對cmd的響應變慢。因此，N的取值應該根據執行器到節氣門閥的距離來綜合考慮，取細分系數N=5即使用公式：tcmp=tcnt（cmd+4）/200，最小角度為（45/5）=9，足以滿足實驗的需要。

　　采用實驗的方法，對MAX=date=16、20、25分別進行實驗，并使用示波器進行觀察根據寄存器的取整特性來對MAX=date的值進行綜合的考量。結果如表1~表3所列。其中cmd為輸入指令，err為誤差，Wh為高電平寬度，~Wh為實際的高電平寬度。

　　表1　MAX=date=16，tcnt=63375， clkin=3168750時的結果

　　表2　MAX=date=20，tcnt=50700， clkin=2535000時的結果

　　表3　MAX=date=25，tcnt=40560， clkin=2028000時的結果

　　由以上數據可以看出取MAX=date=20時，誤差最小。由式（4）可知，prescale0+1=20、10、5對應的divider value=1、2、4。

　　結語

　　利用ARM鎖相環所產生的高頻率可以獲得更精細的PWM波，從而對舵機實現更精確的控制來達到油門精確控制的目的。本文從理論和實踐兩方面實現了舵機角度為9的控制，要想獲得更細分的角度，只需將N的值取大。如N=15，可獲得的最小控制角度為（45/15）=3；N=45，可獲得的最小控制角度為（45 /45）=1。