Marlin固件中LPC176x PWM控制问题分析与解决方案

问题背景

在使用Marlin固件（版本2.1.2.4）控制BTT SKR1.4 Turbo主板（基于LPC176x芯片）时，开发者发现通过M42命令控制PWM输出存在异常现象。具体表现为：首次设置PWM占空比时工作正常，但后续设置会导致输出异常，要么变为0%要么变为100%占空比。

问题现象详细描述

当用户尝试通过M42命令（如M42 P204 S63）设置PWM输出时：

1. 首次执行命令时，PWM输出能正确设置为25%占空比
2. 第二次及后续执行相同或不同占空比命令时：
   • 在2.1.2.4版本中，输出会变为0%占空比
   • 在bugfix版本中，输出会变为100%占空比（可能造成过热危险）

技术分析

经过深入分析，发现问题根源在于LPC176x平台的PWM控制机制。具体表现为：

1. 当PWM已经在一个引脚上激活时，再次调用LPC176x::pwm_write()或LPC176x::pwm_write_ratio()函数无法正确更新占空比
2. 不同固件版本表现不同：
   • 稳定版(2.1.2.4)：输出变为0%
   • bugfix版：输出变为100%

解决方案

通过实验发现，在设置PWM占空比前先调用LPC176x::pwm_detach_pin()函数可以解决此问题。修改后的代码逻辑应为：

1. 首先解除引脚与PWM的绑定
2. 然后重新绑定引脚到PWM
3. 最后设置新的占空比

具体实现修改建议（适用于fast_pwm.cpp文件）：

void MarlinHAL::set_pwm_duty(const pin_t pin, const uint16_t v, const uint16_t v_size/*=255*/, const bool invert/*=false*/) {
  if (!LPC176x::pin_is_valid(pin)) return;

  // 必须先解除绑定，否则当PWM已在引脚上激活时，设置占空比将失效
  LPC176x::pwm_detach_pin(pin);

  if (LPC176x::pwm_attach_pin(pin)) {
    const uint32_t duty = map(invert ? v_size - v : v, 0, v_size, 0, LPC176x::pwm_get_period(pin));
    LPC176x::pwm_write(pin, duty);
  }
}

潜在风险与注意事项

1. 版本差异：不同Marlin版本中PWM控制实现有差异，修改时需注意兼容性
2. 安全风险：bugfix版本中输出变为100%可能造成设备过热或损坏，需特别注意
3. 性能影响：频繁解除/重新绑定PWM可能带来微小性能开销
4. 应用场景：此修改特别适用于需要动态调整PWM占空比的场景，如电机控制

总结

该问题揭示了LPC176x平台PWM控制的一个潜在缺陷，通过先解除绑定再重新绑定的方式可以有效解决。这一解决方案不仅适用于SKR1.4 Turbo主板的床加热器端口重用途，也可推广到其他基于LPC176x芯片的PWM控制场景。开发者在实现类似功能时，应当注意平台特定的PWM控制特性，并进行充分测试以确保安全性和可靠性。