By Toradex秦海
1). 簡介
在早先的一篇文章已經介紹過基于NXP iMX7 異構多核架構進行開發調試，本文就延續這一篇文章的介紹，以PWM功能為示例着重介紹在iMX7 多核架構裡面的M4核心上面開發驅動的方式。
而本文所示範的ARM平台同樣來自于Toradex 基于NXP iMX7 ARM處理器的Colibri iMX7 ARM嵌入式平台。
2. 準備
a). Colibri iMX7S ARM核心版配合Colibri Evaluation Board，分别連接配接A7核心預設調試序列槽UART1（載闆X27）和M4核心預設調試序列槽UART2（載闆X25上）到開發主機友善調試，另外由于iMX7S隻支援一個USB接口，需要通過載闆X30連接配接一個USB Hub後來擴充鍵盤滑鼠外設。更多關于Colibri iMX7的說明請參考Datasheet和Linux開發上手指南。
b). Colibri iMX7 A7核心系統使用Toradex官方釋出的Embedded Linux，更新方法請參考這裡。
c). 另外，由于本文示範示例使用到了載闆上面PWM驅動LED和按鍵資源，需要連接配接如下：
X10 SODIMM-28 -> X21 LED1
X10 SODIMM-133 -> X21 SW6
d). SEGGER J-Link 仿真器，USB一端連接配接開發主機，JTAG一端連接配接載闆X13。
3). Colibri iMX7 M4核心FreeRTOS基本資料
a). Colibri iMX7 架構基本說明請參考如下：
https://developer.toradex.cn/knowledge-base/freertos-on-the-cortex-m4-of-a-colibri-imx7
b). 本示例中M4核心運作FreeRTOS v8系統，相關的源代碼和sample程式請從下面git下載下傳：
http://git.toradex.cn/cgit/freertos-toradex.git/
c). 基本的SDK配置和編譯請參考如下：
https://developer.toradex.cn/knowledge-base/freertos-on-the-cortex-m4-of-a-colibri-imx7#Linux_support
d). 編譯好的M4 firmware如何在Colibri iMX7上面加載運作請參考如下：
https://developer.toradex.cn/knowledge-base/freertos-on-the-cortex-m4-of-a-colibri-imx7#Running_a_Firmware_on_CortexM4
e). 幾個自帶的sample代碼簡單說明請參考如下：
https://developer.toradex.com/knowledge-base/freertos-on-the-cortex-m4-of-a-colibri-imx7#Examples
4). Colibri iMX7 M4核心FreeRTOS PWM驅動開發
a). 在上一章節中提到的iMX7 M4 FreeRTOS源代碼中，已經包含了一些接口的驅動示例，比如GPIO，UART，I2C，Flexcan等，但并沒有包含PWM部分，是以我們需要手動添加PWM驅動。
b). 首先我們要找到提供iMX7晶片核心寄存器定義的macro code檔案，擷取PWM相關寄存器定義以及做細微調整。
./ 檔案為 platform/devices/MCIMX7D/include/MCIMX7D_M4.h
這個檔案是整個iMX7 M4 FreeRTOS代碼最核心的檔案之一，裡面定義了所有晶片寄存器macro code，具體的寄存器功能說明需要參照 NXP iMX7 Reference Manual文檔。
./ 在這個檔案裡面，如下 ”PWM Peripheral Access Layer”開始的部分定義了PWM相關的寄存器，是最關鍵的部分。
-----------------------------
-- PWM Peripheral Access Layer
…
typedef struct {
__IO uint32_t PWMCR;
__IO uint32_t PWMSR;
__IO uint32_t PWMIR;
__IO uint32_t PWMSAR;
__IO uint32_t PWMPR;
__I uint32_t PWMCNR;
} PWM_Type, *PWM_MemMapPtr;
…
-----------------------------
./ 在這裡，為了後面PWM驅動配置友善，我們做了如下patch
https://github.com/simonqin09/iMX7_M4_PWM_Driver/blob/master/MCIMX7D_M4.patch
c). 然後是關于CCM（Clock Control Module）驅動配置頭檔案，添加PWM所需要的clock源
./ 檔案為 - platform/drivers/inc/ccm_imx7d.h
./ 如下patch，增加PWM所需clock gate
https://github.com/simonqin09/iMX7_M4_PWM_Driver/blob/master/ccm_imx7d.patch
d). 接下來就是在 ”plaftform/drivers/inc” 和 ”platform/drivers/src” 下分别增加PWM驅動頭檔案 ”pwm_imx.h” 和源檔案 ”pwm_imx.c”，完成PWM相關基本寄存器的讀寫操作等基本功能函數的實作。
./ pwm_imx.h 檔案代碼如下
https://github.com/simonqin09/iMX7_M4_PWM_Driver/blob/master/pwm_imx.h
./ pwm_imx.c 檔案代碼如下
https://github.com/simonqin09/iMX7_M4_PWM_Driver/blob/master/pwm_imx.c
5). Colibri iMX7 M4核心FreeRTOS PWM驅動應用示例
a). 在上面章節基本驅動配置好之後，我們就可以調用驅動進行示例開發了。本文就簡單示範通過一個GPIO按鍵來動态調整PWM輸出占空比的示例。本示例所使用的GPIO Key為examples裡面已經配置的 ” BOARD_GPIO_KEY_CONFIG”，PWM使用為PWM2。
b). 首先進入 “examples/imx7_colibri_m4” 目錄，對幾個基本檔案進行修改适配
./ board.h – 這個檔案定義了目前examples下所有示例所涉及到的接口，中斷，clock等定義，是以需要将PWM2相關定義添加進來，如下面patch。
https://github.com/simonqin09/iMX7_M4_PWM_Driver/blob/master/board.patch
./ pin_mux.h 和pin_mux.c – 定義了除了GPIO之外的所有示例所涉及的接口功能的對應管腳的Pin Mux配置，這裡我們将PWM2的管腳配置添加進來，如下面patch。GPIO管腳的Pin Mux配置在gpio_pins.h/gpio_pins.c 中定義。
https://github.com/simonqin09/iMX7_M4_PWM_Driver/blob/master/pin_mux.patch
c). 然後再建立 ”pwm_imx” 目錄，為了友善，可以複制同一目錄下的 gpio_imx目錄後進行修改。
./ hardware_init.c – 硬體初始化，board，GPIO/PWM RDC/Clock 等，代碼如下
https://github.com/simonqin09/iMX7_M4_PWM_Driver/blob/master/pwm_imx/hardware_init.c
./ main.c – 主程式檔案，包含三個子程式和main主程式，三個子程式分别負責GPIO初始化，GPIO Key按鍵響應處理以及PWM中斷Handler，main主程式完成了對GPIO和PWM初始化配置後，在每次按鍵的時候将PWM輸出占空比從25%-50%-75%之間循環，具體代碼如下：
https://github.com/simonqin09/iMX7_M4_PWM_Driver/blob/master/pwm_imx/main.c
./ 最後修改 “armgcc/CMakeLists.txt” 檔案，将所有新建立的檔案包含進去，然後進行編譯，具體内容如下：
https://github.com/simonqin09/iMX7_M4_PWM_Driver/blob/master/pwm_imx/armgcc/CMakeLists.txt
./ 對iMX7 M4 FreeRTOS代碼進行debug的方法請參考這裡，本文就不再贅述。
6). Colibri iMX7 M4 PWM驅動示例部署
a). 在部署之前，首先需要確定将本文所使用的 PWM2 從 iMX7 A7 核心 Linux device tree中disable，以免發生資源沖突。有兩種方法如下：
./ 參考這裡下載下傳A7 Linux kernel源代碼，再參考這裡修改device tree後重新編譯部署。
./ 可以直接在uboot中通過 ”fdt_fixup” 環境變量來臨時禁止某個外設
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# ubi part ubi
# ubi read ${fdt_addr_r} dtb
# fdt addr ${fdt_addr_r}
# fdt list
# fdt list /soc/[email protected]/[email protected]
# setenv fdt_fixup ‘fdt addr ${fdt_addr_r} && fdt rm /soc/[email protected]/[email protected]/[email protected] && fdt rm /soc/[email protected]/[email protected]’
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b). 然後就可以參考上面的相關文檔或者之前的文章進行加載M4 firmware運作了
./ 程式開始運作，如下示波器測量資料所示，PWM2輸出周期為500ms（周期來自main主函數檔案裡面的配置），占空比為25%，從LED等可以看到亮的時間比滅的時間較短。
./ 然後按動載闆按鍵 SW6一次，PWM2 輸出周期不變，占空比會變成50%。
./ 再次按動載闆按鍵 SW6一次，PWM2 輸出周期不變，占空比會變成75%。
./ 以後每次按鍵都會循環上述過程。
7). 總結
如上述示例，iMX7 M4 核心可以非常友善的開發外設驅動并進行調用，尤其是基于FreeRTOS，相對于直接配置寄存器就更直覺寫，代碼也更具備靈活性和重用性。