技术标签: 乐鑫ESP方案及开发文档 ESP32 PWM 蓝牙 WIFI 串口屏
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参考文献
https://xuhong.blog.csdn.net/article/details/80417430
https://blog.csdn.net/weixin_43677266/article/details/121694652
PWM叫脉冲宽度调制,通过编程控制输出方波的频率和占空比(高电平的比例),广泛应用在测量,通信,功率控制与变换等各种领域(呼吸灯,电机)。
PWM其实就是模拟方式稳定输出,通过调节PWM的占空比和周期来调节电压电流大小
占空比:就是输出的PWM中,高电平保持的时间与该PWM的时钟周期的时间之比。如一个PWM的频率是1000 Hz,那么它的时钟周期就是1000 us,如果高电平出现的时间是200 us,那么低电平的时间肯定是800 us,那么PWM的占空比就是200 : 1000,也就是1 : 5
分辨率:就是占空比最小能达到多少。如8位的PWM,理论的分辨率就是1:255(单斜率),16位的的PWM理论就是1 : 65535(单斜率)。可见,双斜率的计数时间多了一倍,所以输出的PWM频率就慢了一半,但是分辨率却是1:(80+80) =1 :160,就是提高了一倍。
双斜率/单斜率:假设一个PWM从0计数到80,之后又从0计数到80,这个就是单斜率;一个PWM从0计数到80,之后从80计数到0,这个就是双斜率
PWM由定时器驱动,定时器的周期就是PWM的周期,为了控制高低电平的比例,会在定时器的基础上加上一个比较寄存器,同时需要和GPIO口集合输出PWM波
PWM波的高低电平的顺序是由极性,PWM模式和计数模式共同决定。极性决定有效电平(默认电平),PWM模式指的是一个周期内有效电平和无效电平的顺序。
LED_PWM 主要用于控制 LED 的亮度和颜色,也可以产生 PWM 信号用于其他用途。LED_PWM 有16路通道, 即8路高速通道和8路低速通道。PWM 控制器还能够自动逐渐增加或减少占空比,LED_PWM 还支持小数分频。
下面是LED_PWM基本架构图
高速通道和低速通道各有4个时钟模块,可以从中任选一个 h/l_timerx
低速通道的分频器相对于高速通道的分频器来说有以下 2 点区别
常用配置频率及精度
LEDC 通道配置
esp_err_t ledc_channel_config (const ledc_channel_config_t* ledc_conf)
ledc_channel_config_t typedef struct{
int gpio_num;
ledc_mode_t speed_mode; //速度
ledc_channel_t channel; //通道
ledc_intr_type_t intr_type; //中断使能
ledc_timer_t timer_sel; //定时器通道
uint32_t duty; //占空比
}ledc_channel_config_t;
安装 LEDC 淡入淡出功能
esp_err_t ledc_fade_func_install(int intr_alloc_flags)
/*
intr_alloc_flags: 用于分配中断的标志
*/
有时间限制的设置LEDC淡入淡出功能
esp_err_t ledc_set_fade_with_time(ledc_mode_t speed_mode, ledc_channel_t channel, uint32_t target_duty, int max_fade_time_ms)
/*
speed_mode: 选择指定速度模式的 LEDC 通道组
channel: LEDC 通道号,从 ledc_channel_t 中选择
target_duty: 衰落的目标占空比
max_fade_time_ms:衰落的最大时间(毫秒)
*/
开始LED渐变
esp_err_t ledc_fade_start(ledc_mode_t speed_mode, ledc_channel_t channel, ledc_fade_mode_t fade_mode)
/*
speed_mode: 选择指定速度模式的 LEDC 通道组
channel: LEDC 通道号
fade_mode: 是否阻塞直到淡入淡出完成
*/
#include <stdio.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "driver/ledc.h"
#include "esp_err.h"
#define LEDC_HS_TIMER LEDC_TIMER_0 //定时器序号(LEDC_TIMER_0)
#define LEDC_HS_MODE LEDC_HIGH_SPEED_MODE // 定时器模式(高速模式)
#define LEDC_HS_CH0_GPIO 2 // IO 映射(GPIO2)
#define LEDC_HS_CH0_CHANNEL LEDC_CHANNEL_0 // PWM 通道0
#define LEDC_HS_CH1_GPIO 18 // IO 映射(GPIO18)
#define LEDC_HS_CH1_CHANNEL LEDC_CHANNEL_1 // PWM 通道1
#define LEDC_HS_CH2_GPIO 19 // IO 映射(GPIO19)
#define LEDC_HS_CH2_CHANNEL LEDC_CHANNEL_2 // PWM 通道2
#define LEDC_TEST_DUTY 8000 //渐变变大的最终目标的占空比
#define LEDC_TEST_FADE_TIME 3000 //变化时长3秒
//定义配置PWM的结构体
ledc_channel_config_t ledc_channel_R, ledc_channel_G, ledc_channel_B;
void LEDC_Init(void)
{
//定时器配置结构体
ledc_timer_config_t ledc_timer = {
.duty_resolution = LEDC_TIMER_13_BIT, // PWM占空比分辨率(1~15)
.freq_hz = 5000, // PWM信号频率
.speed_mode = LEDC_HS_MODE, // 定时器模式(速度模式)
.timer_num = LEDC_HS_TIMER // 定时器序号(LEDC_TIMER_0)
};
ledc_timer_config(&ledc_timer); // 设置定时器 PWM 模式
//配置ledc_channel_R
ledc_channel_R.channel = LEDC_HS_CH0_CHANNEL; // PWM 通道0
ledc_channel_R.duty = 0; // 占空比为0
ledc_channel_R.gpio_num = LEDC_HS_CH0_GPIO; // IO 映射(GPIO18)
ledc_channel_R.speed_mode = LEDC_HS_MODE; // 定时器模式(速度模式)
ledc_channel_R.timer_sel = LEDC_HS_TIMER; // 定时器序号(LEDC_TIMER_0)
ledc_channel_config(&ledc_channel_R); //配置 PWM
//配置ledc_channel_G
ledc_channel_G.channel = LEDC_HS_CH1_CHANNEL; // PWM 通道0
ledc_channel_G.duty = 0; // 占空比为0
ledc_channel_G.gpio_num = LEDC_HS_CH1_GPIO; // IO 映射(GPIO18)
ledc_channel_G.speed_mode = LEDC_HS_MODE; // 定时器模式(速度模式)
ledc_channel_G.timer_sel = LEDC_HS_TIMER; // 定时器序号(LEDC_TIMER_0)
ledc_channel_config(&ledc_channel_G); //配置 PWM
//配置ledc_channel_B
ledc_channel_B.channel = LEDC_HS_CH2_CHANNEL; // PWM 通道0
ledc_channel_B.duty = 0; // 占空比为0
ledc_channel_B.gpio_num = LEDC_HS_CH2_GPIO; // IO 映射(GPIO18)
ledc_channel_B.speed_mode = LEDC_HS_MODE; // 定时器模式(速度模式)
ledc_channel_B.timer_sel = LEDC_HS_TIMER; // 定时器序号(LEDC_TIMER_0)
ledc_channel_config(&ledc_channel_B); //配置 PWM
// 使能 ledc 渐变
ledc_fade_func_install(0);
}
void app_main()
{
LEDC_Init();
while (1)
{
printf("1. PWM逐渐变大的周期目标 = %d\n", LEDC_TEST_DUTY);
// ledc 渐变至 100%,时间 LEDC_TEST_FADE_TIME
ledc_set_fade_with_time(ledc_channel_R.speed_mode, ledc_channel_R.channel,
LEDC_TEST_DUTY,
LEDC_TEST_FADE_TIME);
ledc_fade_start(ledc_channel_R.speed_mode,
ledc_channel_R.channel,
LEDC_FADE_NO_WAIT);
vTaskDelay(LEDC_TEST_FADE_TIME / portTICK_PERIOD_MS); //延时3秒
// ledc 渐变至 100%,时间 LEDC_TEST_FADE_TIME
ledc_set_fade_with_time(ledc_channel_G.speed_mode,
ledc_channel_G.channel,
LEDC_TEST_DUTY,
LEDC_TEST_FADE_TIME);
ledc_fade_start(ledc_channel_G.speed_mode,
ledc_channel_G.channel,
LEDC_FADE_NO_WAIT);
vTaskDelay(LEDC_TEST_FADE_TIME / portTICK_PERIOD_MS); //延时3秒
// ledc 渐变至 100%,时间 LEDC_TEST_FADE_TIME
ledc_set_fade_with_time(ledc_channel_B.speed_mode,
ledc_channel_B.channel,
LEDC_TEST_DUTY,
LEDC_TEST_FADE_TIME);
ledc_fade_start(ledc_channel_B.speed_mode,
ledc_channel_B.channel,
LEDC_FADE_NO_WAIT);
vTaskDelay(LEDC_TEST_FADE_TIME / portTICK_PERIOD_MS); //延时3秒
printf("2. PWM逐渐变小的周期目标 = 0\n");
// ledc 渐变至 0%,时间 LEDC_TEST_FADE_TIME
ledc_set_fade_with_time(ledc_channel_R.speed_mode,
ledc_channel_R.channel,
0,
LEDC_TEST_FADE_TIME);
ledc_fade_start(ledc_channel_R.speed_mode,
ledc_channel_R.channel,
LEDC_FADE_NO_WAIT);
vTaskDelay(LEDC_TEST_FADE_TIME / portTICK_PERIOD_MS); //延时3秒
// ledc 渐变至 0%,时间 LEDC_TEST_FADE_TIME
ledc_set_fade_with_time(ledc_channel_G.speed_mode,
ledc_channel_G.channel,
0,
LEDC_TEST_FADE_TIME);
ledc_fade_start(ledc_channel_G.speed_mode,
ledc_channel_G.channel,
LEDC_FADE_NO_WAIT);
vTaskDelay(LEDC_TEST_FADE_TIME / portTICK_PERIOD_MS); //延时3秒
// ledc 渐变至 0%,时间 LEDC_TEST_FADE_TIME
ledc_set_fade_with_time(ledc_channel_B.speed_mode,
ledc_channel_B.channel,
0,
LEDC_TEST_FADE_TIME);
ledc_fade_start(ledc_channel_B.speed_mode,
ledc_channel_B.channel,
LEDC_FADE_NO_WAIT);
vTaskDelay(LEDC_TEST_FADE_TIME / portTICK_PERIOD_MS); //延时3秒
}
}
ESP32 有两个 MCPWM 单元,可用于控制不同类型的电机。每个单元具有三对 PWM 输出。
下面是MCPWM的详细框图,每个 A/B 对可由三个定时器 Timer 0、1 和 2 中的任何一个提供时钟。同一个定时器可用于为一对以上的 PWM 输出提供时钟。每个单元还能够收集输入,例如检测电机过电流或过电压
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