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[嵌入式]启明智显分享| ESP32学习笔记参考--PWM(脉冲宽度调制) 篇，配PWM控制 LED呼吸灯代码示例参考

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在这里插入图片描述

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

在这里插入图片描述
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控制器

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
在这里插入图片描述
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

  1. 高速定位器的时钟源采用了 REF_TICK 或 APB_CLK，低速定位器采用了 REF_TICK 或 SLOW_CLOCK。（置位 LEDC_APB_CLK_SEL 寄存器， SLOW_CLOCK 的频率为 80 MHz，否则为 8 MHz。）[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-e8FFtNar-1647928339609)(C:\Users\SNKjxn\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20220106165924752.png)]
  2. 当修改了高速通道计数器的最大值或分频系数时，输出信号的更新将会在下一次溢出中断之后生效。而低速通道在置位 LEDC_LSTIMERx_PARA_UP之后，立刻更新计数器的计数范围参数和分频器的分频系数。

常用配置频率及精度

在这里插入图片描述

主要函数

ledc_channel_config()

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;

ledc_fade_func_install()

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
*/

ledc_set_fade_with_time()

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）
*/

ledc_fade_start()

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
*/

LED呼吸灯代码

#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 
    } 
}

MCPWM篇(电机控制PWM)

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。

在这里插入图片描述
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

在这里插入图片描述
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加:2022-03-24 00:45:14  更:2022-03-24 00:46:53 
 
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