使用PWM实现呼吸灯效果
- 实验目的
????????本节实验目的为实现PWM的功能应用。这一节计划采取使用PWM来对LED灯的亮度进行调节，从而达到控制LED亮度的目的。计划实现功能为：使用PWM有规律的控制LED亮度，实现呼吸灯的效果。
- 实验准备
????????1)、带发光二极管(LED)的K210开发板一块，用于实践并查看实验现象；
????????2)、官方裸机编程指导手册：kendryte_standalone_programming_guide，用于查阅SDK中接口说明。
- 实验原理
????????PWM控制的是脉冲输出的占空比，占空比是指一个脉冲周期内，高电平相对于总的时间所占的比例，例如：一个脉冲周期为10ms，若高电平持续时间为2ms，则占空比为20%，若高电平持续时间为8ms，则占空比为80%。而占空比又与电压有效值呈正相关，例如：本节实验中，作用于红色LED上的电压为3.3V，如果我们将LED_R的占空比设置为100%，即LED_R一直为高电平，此时，红色LED实际工作电压平均值为0V，LED熄灭，若将LED_R的占空比设置为%50，即一个周期内，一半时间高电平，一半时间低电平，此时，红色LED实际工作电压平均值为3.3*(1-50%)=1.65V，由于实际工作电压减半，则LED亮度也随之减半，此时亮度为50%。
- 硬件设计
????????硬件电路图如下：
- 软件设计
????????软件流程图如下：
- 软件实现
????????根据硬件设计和软件设计可知，本节应用实现步骤如下：
????????1）、设置引脚复用功能：由硬件原理图可知：我们需要将IO12设置为PWM引脚输出功能，如下图：
????????2）、PWM初始化，如下图：
????????3）、通过调整PWM占空比，实现呼吸灯效果，如下图：
????????根据上述实现步骤，最终代码如下：
#include <fpioa.h>
#include <gpiohs.h>
#include <pwm.h>
#include <sleep.h>
#define LED_R_PIN (12)
#define LED_R_FUNC (FUNC_TIMER0_TOGGLE2)
/*********************************
* 管脚功能初始化
********************************/
void init_hardware(void)
{
fpioa_set_function(LED_R_PIN, LED_R_FUNC);
}
/*********************************
* PWM初始化
********************************/
void init_pwm(double frequency, double duty)
{
pwm_init ( PWM_DEVICE_0 );
pwm_set_frequency ( PWM_DEVICE_0 , PWM_CHANNEL_1 , frequency , duty);
pwm_set_enable ( PWM_DEVICE_0 , PWM_CHANNEL_1 , 1);
}
int main()
{
init_hardware();
double frequency = 50;
double duty = 1.0;
double step = -0.1;
init_pwm(frequency, duty);
while (1)
{
pwm_set_frequency(PWM_DEVICE_0, PWM_CHANNEL_1, frequency, duty);
msleep(50);
duty += step;
step = (duty >= 1.0)?(-0.1):((duty <= 0.0)?(+0.1):(step));
}
return 0;
}
- 编译
????????1）、同上一节类似，在SDK中创建pwm文件夹，在新建的文件夹中创建一个main.c文件，然后将本节代码输入到main.c文件中，如下图：
????????2）、同上一节的编译方式类似，打开vscode终端，在终端中进入上一节创建的build文件夹，然后输入：cmake ../ -DPROJ=pwm -G "MinGW Makefiles" ，生成makefile文件，如下图：
????????3）、生成makefile文件后，输入：make ，开始编译，如下图：
????????4）、编译完成后，会在build目录下生成烧录文件：pwm.bin，如下图：
- 烧录
????????同上一节的烧录方式类似，注意：Firmware那一项选择我们刚编译出的pwm.bin文件。
- 实验现象
????????红色LED由暗逐渐变亮，到达最亮后，又由亮逐渐变暗，到达最暗后，再由暗逐渐变亮，以此循环，实现呼吸灯效果。
- 实验总结与注意事项
????????1）、K210中，PWM用于控制脉冲输出占空比，其本质是一个定时器，需要注意设置的PWM号和通道，不能与timer定时器的号和通道冲突；
????????2）、PWM脉冲输出的两个重要参数是频率和占空比，用户可根据自身需求设置频率和占空比；
????????3）、需要注意PWM输出引脚配置，PWM输出引脚号不同于PWM号和通道，他是从1开始的，例如：FUNC_TIMER0_TOGGLE2，对应的是PWM0的channel1。