03、SG90 舵机驱动实验

一、原理

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SG90舵机是一种常见的旋转电机模块。它能转动的角度主要有三种类型：0到90度的小范围转动，0到180度的半圆转动，以及可以完整旋转360度的全周模式。这种电机常用于需要精准控制转动的场景，例如：

• 智能垃圾桶的自动开盖
• 让智能小车实现灵活转向
• 摄像头支架的多角度调整
• 机械臂的关节运动控制

它的设计简单实用，特别适合需要精确控制角度的自动化项目。

SG90舵机通常通过PWM信号控制角度。它的工作原理很简单：

1. 信号周期：每20毫秒（0.02秒）发送一次控制信号。
2. 高电平时间：在这20毫秒里，给舵机发送高电平的时长决定了转动角度。
3. 占空比公式：占空比 = 高电平时间 ÷ 20毫秒

比如：

• 当高电平持续1毫秒时，舵机转到0度；
• 高电平1.5毫秒时转到中间位置90度；
• 2毫秒时则转到180度。

简单来说，就是通过调整每次信号中高电平的持续时间（1-2毫秒之间），就能精准控制舵机转动的角度。

G90舵机角度控制说明（信号周期固定为20ms）：

脉冲宽度对应角度关系：

• 0.5ms → 0°
• 1.0ms → 45°
• 1.5ms → 90°
• 2.0ms → 135°
• 2.5ms → 180°

::: （通过调整高电平信号的持续时间，可在20ms周期内控制舵机转向不同角度） :::

二、硬件连接

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SG90舵机的三根线功能如下：

• 棕线：连接电源地（GND）；
• 红线：连接电源（需4.8V到7.2V的电压）；
• 黄线：接收PWM控制信号（用于调整舵机角度）。

以下是更直白的改写版本：

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三、实验代码

3.1 检查GPIO占用

目的：确保你要用的GPIO引脚没有被其他功能占用
操作：

1. 查看芯片手册，确认目标GPIO的复用功能是否已关闭
2. 检查设备树配置，确保该GPIO未被设置为其他设备的信号引脚

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3.2 配置内核驱动

步骤1：修改 Makefile
在 kernel/drivers/pwm/ 文件夹的 Makefile 文件中，添加一行：

obj-$(CONFIG_PWM_SG90) += pwm-SG90.o

（这行代码的作用是告诉内核需要编译这个驱动模块）

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步骤2：添加配置选项
在同一个文件夹的 Kconfig 文件中，添加：

config PWM_SG90
    tristate "SG90舵机驱动"
    help
        启用对SG90伺服电机PWM驱动的支持

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步骤3：启用驱动支持
在内核配置文件 configs/lubancat2_defconfig 中，添加：

CONFIG_PWM_SG90=y

:::

总结操作流程

检查并确认GPIO可用性

在驱动目录修改两个配置文件（Makefile 和 Kconfig）

在设备配置文件中启用该驱动选项 :::

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这样修改后，内核编译时就会包含对SG90伺服电机的PWM控制支持。

3.3、修改设备树

/ {
    ......
    hc_sg90 {
        compatible = "hc-sg90";
        pwms = <&pwm12 0 20000000 0>;
        status = "okay";
    };
};

&pwm12 {
    pinctrl-names = "active";
    pinctrl-0 = <&pwm12m1_pins>;
    status = "okay";
};

3.4、驱动

#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/irqreturn.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/gpio/consumer.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/timekeeping.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/irqflags.h>
#include <linux/pwm.h>

static int major;
static struct class *class;

static struct pwm_device *pwm_test;

static int sg90_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct device_node *node = pdev->dev.of_node;

    printk("sg90 match success \n");
    if (node){
        /* 从子节点中获取PWM设备 ___ */
        pwm_test = devm_of_pwm_get(&pdev->dev, node, NULL);
        if (IS_ERR(pwm_test)){
            printk(KERN_ERR" pwm_test,get pwm  error!!\n");
            return -1;
        }
    }
    else{
        printk(KERN_ERR" pwm_test of_get_next_child  error!!\n");
        return -1;
    }

    pwm_config(pwm_test, 1500000, 20000000);   /* 配置PWM：1.5ms，90度，周期：20000000ns = 20ms */
    pwm_set_polarity(pwm_test, PWM_POLARITY_NORMAL); /* 设置输出极性：占空比为高电平 */
    pwm_enable(pwm_test);    /* 使能PWM输出 */

    return 0;
}

static int sg90_remove(struct platform_device *dev)
{
    pwm_config(pwm_test, 500000, 20000000);  /* 配置PWM：0.5ms，0度 */
    pwm_free(pwm_test);

    return 0;
}

static const struct of_device_id sg90_of_match[] = {
    { .compatible = "hc-sg90" },
    { }
};

static struct platform_driver sg90_platform_driver = {
    .driver = {
        .name       = "my_sg90",
        .of_match_table = sg90_of_match,
    },
    .probe          = sg90_probe,
    .remove         = sg90_remove,
};

static int sg90_open (struct inode *node, struct file *filp)
{
    return 0;
}

//0.5ms————0度;
//1.0ms————45度;
//1.5ms————90度;
//2.0ms————135度;
//2.5ms————180度;
//data[0]  --- > 500000
static ssize_t sg90_write (struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
    int res;
    unsigned char data[1];
    if(size != 1)
        return 1;

    res = copy_from_user(data, buf, size);
    /* 配置PWM：旋转任意角度(单位1度) */
    pwm_config(pwm_test, data[0], 20000000);
    return 1;
}

static int sg90_release (struct inode *node, struct file *filp)
{
    return 0;
}

static struct file_operations sg90_ops = {
    .owner      =   THIS_MODULE,
    .open       =   sg90_open,
    .write      =   sg90_write,
    .release    =   sg90_release,
};

static int sg90_init(void)
{
    major = register_chrdev(0 , "sg90", &sg90_ops);
    class = class_create(THIS_MODULE, "sg90_class");
    device_create(class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "sg90");

    platform_driver_register(&sg90_platform_driver);

    return 0;
}

static void sg90_exit(void)
{
    platform_driver_unregister(&sg90_platform_driver);

    device_destroy(class, MKDEV(major, 0));
    class_destroy(class);
    unregister_chrdev(major, "sg90");
}

module_init(sg90_init);
module_exit(sg90_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

=