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昨天完成了LCD屏幕驱动实验，当时LCD背光直接用GPIO引脚高低电平控制，只有亮/灭两档，无法调节亮度。今天继续基于IM6ULL开发板，学习两大常用外设：PWM脉冲宽度调制、ADC模数转换器。
本次实验目标：ADC采集模拟电压，在LCD屏幕实时打印ADC原始(Voltage = \frac{采样值}{4096} \times 3.3V)与电压；同时使用PWM输出信号，可以用来控制LED/LCD背光亮度，实现平滑调光。

一、基础概念理解

1. PWM 脉冲宽度调制

PWM（Pulse Width Modulation）：脉冲宽度调制。
频率单位HZ，周期公式：周期 = 1 / 频率，例：1KHz = 1000Hz，对应周期就是1ms。
占空比：在一个周期内，高电平持续时间占总周期时间的比例。
原理：利用人眼视觉暂留效应，快速不断切换高低电平。占空比越大，等效平均电压越高，LED越亮；占空比越小，亮度越低。
输出极性：波形极性会影响高低电平对应的占空比。
30%占空比：高电平持续300单位时间，低电平700；
70%占空比：高电平持续700单位时间，低电平300。

对比昨天LCD背光GPIO控制：GPIO只有0和1两种状态，只能开关；PWM可以实现连续多级亮度调节。

2. ADC 模数转换器

ADC：Analog-to-Digital Converter，模拟信号转数字信号。
IM6ULL片上ADC为12位ADC，采样电压范围0~3.3V，采样数字值范围0 ~ 4095。
电压计算公式：
Voltage = \frac{(Voltage = \frac{采样值}{4096} \times 3.3V)}{4096} \times 3.3V
可以用来采集电位器、光敏电阻这类模拟传感器，把连续变化的模拟电压转换成CPU能够识别的数字量。

二、完整代码解析

本次代码分为pwm.c、adc.c、main.c三部分，全部基于IM6ULL寄存器直接操作，裸机开发，不依赖高层SDK封装。

1. pwm.c 完整代码

#include"pwm.h"#include"MCIMX6Y2.h"#include"fsl_iomuxc.h"#include"interrupt.h"staticfloatg_dc=0.5;voidset_dc(floatdc){g_dc=dc;}floatget_dc(void){returng_dc;}voidset_rotia(floatdc){unsignedinttemp=PWM1->PWMPR;inti=0;for(i=0;i<4;i++){PWM1->PWMSAR=temp*(1-dc);}}voidpwm1_irq_handler(void){if((PWM1->PWMSR&(1<<3))!=0){set_rotia(g_dc);//清除中断标志，IMX6ULL PWM为写1清零PWM1->PWMSR|=(1<<3);}}voidpwm1_init(void){//复用功能配置：GPIO1_IO08复用为PWM1_OUTIOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO1_IO08_PWM1_OUT,0);//电气特性IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_GPIO1_IO08_PWM1_OUT,0xB9);//PWM模块复位PWM1->PWMCR|=(1<<3);while((PWM1->PWMCR&(1<<3))!=0);//PWM1寄存器配置PWM1->PWMCR=0;PWM1->PWMCR|=(1<<26)|(1<<16)|(65<<4)|(3<<1);PWM1->PWMIR|=(1<<0);PWM1->PWMPR=998;//3.设置中断优先级GIC_SetPriority(PWM1_IRQn,0);//4.注册中断处理函数system_interrupt_register(PWM1_IRQn,pwm1_irq_handler);//5.设置中断使能GIC_EnableIRQ(PWM1_IRQn);set_rotia(g_dc);//开启PWM模块PWM1->PWMCR|=(1<<0);}

PWM代码说明

1. 引脚复用：GPIO1_IO08设置为PWM1输出功能，配置PAD电气属性。
2. 外设复位：PWM上电需要软件复位，循环等待复位完成。
3. 时钟与周期配置：PWMPR寄存器配置PWM周期，这里赋值998。
4. 中断配置：GIC配置PWM中断优先级、注册中断服务函数，开启IRQ。
5. 中断服务函数pwm1_irq_handler：PWM周期溢出触发中断，在中断内部更新PWMSAR比较寄存器，动态修改PWM占空比。
6. 接口函数
   set_dc()：全局变量设置目标占空比
   get_dc()：读取当前占空比
   set_rotia()：根据占空比计算PWMSAR的值；1-dc和PWM输出极性匹配

2. adc.c 完整代码

#include"adc.h"#include"MCIMX6Y2.h"#include"fsl_iomuxc.h"#include"stdio.h"intCalibration_self(void){ADC1->GS|=(1<<1);ADC1->GC|=(1<<7);while((ADC1->GC&(1<<7))!=0);return((ADC1->GS&(1<<1))==0);}voidadc1_init(void){//复用功能配置，GPIO1_IO01作为ADC模拟输入IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO1_IO01_GPIO1_IO01,0);//电气特性IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_GPIO1_IO01_GPIO1_IO01,IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_PKE(1));IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_GPIO1_IO01_GPIO1_IO01,IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_PUE(0));//ADC寄存器配置ADC1->HC[0]&=~(1<<7);ADC1->CFG=0;ADC1->CFG|=(2<<2)|(3<<0);ADC1->GC=0;ADC1->GC|=(1<<0);//ADC自校准，必须执行，消除硬件偏移误差printf(Calibration_self()==0?" Calibration completed normally.\n":"Calibration failed.\n");}unsignedshortget_adc_value(void){ADC1->HC[0]=0x1F;ADC1->HC[0]=1;while((ADC1->HS&(1<<0))==0);return(unsignedshort)(ADC1->R[0]&0xFFF);}floatget_voltage(void){unsignedshorttemp=get_adc_value();return(float)temp/4096.0f*3.3f;}

ADC代码说明

1. 引脚配置：GPIO1_IO01配置为模拟输入引脚，配置PAD上下拉、使能。
2. ADC初始化：配置ADC时钟分频、开启ADC电源。
3. 自校准 Calibration_self：ADC上电必须执行自校准，消除硬件带来的采样误差，校准失败采样结果会漂移不准。
4. get_adc_value()：启动一次ADC转换，等待转换完成，读取12bit原始采样数据。
5. get_voltage()：将12位数字量换算成实际电压，电压 = adc原始值 /4096.0 *3.3。

3. main.c 完整代码

#include"MCIMX6Y2.h"#include"fsl_iomuxc.h"#include"led.h"#include"beep.h"#include"key.h"#include"interrupt.h"#include"clock.h"#include"epit.h"#include"gpt.h"#include"uart.h"#include"stdio.h"#include"string.h"#include"i2c.h"#include"at24c02.h"#include"lm75.h"#include"lcd.h"#include"framebuffer.h"#include"pwm.h"#include"adc.h"intmain(void){system_interrupt_init();clock_init();led_init();beep_init();key_init();//epit1_init();gpt1_init();uart1_init();unsignedshorttemp=0;floatvol=0;charbuffer[128]={0};pwm1_init();adc1_init();lcd_init();screen_clear(0x00FFFFFF);//lcd_h_drawline(100, 100, 200, 0x00FF0000);//extern void lcd_show_string(unsigned short x,unsigned short y, unsigned short width, unsigned short height, unsigned char size,char *p);//lcd_show_string(200,200, 300, 32, 32, "hello world!");while(1){temp=get_adc_value();vol=get_voltage();intm=0,n=0;m=(int)(vol*1000)/1000;n=(int)(vol*1000)%1000;sprintf(buffer,"adc = %d, vol = %d.%d\n",temp,m,n);lcd_show_string(100,100,500,32,32,buffer);delay_ms(10);}return0;}

main函数说明

1. 外设初始化顺序：系统中断 → 系统时钟 → LED、蜂鸣器、按键 → GPT定时器 → UART串口 → PWM1 → ADC1 → LCD，然后清屏。
2. 主循环逻辑：
   • 读取ADC原始(Voltage = \frac{采样值}{4096} \times 3.3V)
   • 调用get_voltage计算电压浮点数
   • 把浮点数拆分为整数m和小数n，方便LCD显示
   • sprintf格式化字符串存入buffer
   • lcd_show_string 在屏幕(100,100)位置打印数据
   • 延时10ms循环刷新

三、实验现象

1. 调节电位器，ADC原始(Voltage = \frac{采样值}{4096} \times 3.3V)adc = xxx实时跟着变化；
2. LCD屏幕实时刷新电压vol = x.xxx；
3. PWM通道持续输出设定占空比的方波，可以外接LED或者LCD背光引脚，用来调节亮度。

小结

1. ADC自校准不能省略：上电不校准，采样结果不准，甚至读取异常。
2. PWM中断：每次PWM周期完成触发中断，在中断里面修改PWMSAR，动态修改占空比。IM6ULL的PWM中断标志是写1清零，不能读清零。
3. LCD浮点数打印：LCD没有标准printf，使用sprintf把数值转为字符串，再调用lcd_show_string显示。
4. 引脚复用：IMX6ULL一个引脚有多个复用功能，PWM输出引脚必须配置为PWM功能；ADC引脚配置为模拟输入，不能当成普通GPIO。
5. GPIO与PWM对比：GPIO只能高低电平开关；PWM用于调光、电机调速；ADC用来采集外部模拟量，这两个外设是嵌入式模拟交互的基础。