[嵌入式]nRF52832的PWM实现呼吸灯、驱动无源蜂鸣器

? ? ? ? 人生第一份工作的第一个项目，要用到nRF52832的PWM驱动一个无源蜂鸣器。

一、通用装载模式——呼吸灯

????????首先分析一下官方SDK给的PWM实现呼吸灯的demo，如下（省去了和呼吸灯无关的部分）。

//PWM驱动程序实例ID,ID和外设编号对应，0:PWM0 1:PWM1 2:PWM2
#define PWM_INSTANCE  0 

//定义名称为m_pwm0的PWM驱动程序实例，参数为0表示该实例对应的PWM外设为PWM0
static nrfx_pwm_t m_pwm0 = NRFX_PWM_INSTANCE(PWM_INSTANCE);

static uint16_t const              m_top  = 10000;
static uint16_t const              m_step = 100;

//定义PWM序列（通用装载模式），该序列必须位于RAM中，因此要定义为static类型的
uint16_t step  = m_top / m_step;
static nrf_pwm_values_common_t seq0_values[m_step*2];
uint16_t value = 0;

static void pwm_common_init(void)
{
		//设置PWM序列中各个周期的值：逐步修改占空比，实现呼吸灯效果
		for (uint8_t i = 0; i < m_step; ++i)
		{
				value         += step;
				seq0_values[i] = value;
				seq0_values[m_step+i] = m_top - value;
		}
		//定义PWM初始化配置结构体并初始化参数
    nrfx_pwm_config_t const config0 =
    {
        .output_pins =
        {
            BSP_LED_0 | NRFX_PWM_PIN_INVERTED, //通道0映射到P0.17（驱动开发板上的指示灯D1），空闲状态输出高电平
            BSP_LED_1 | NRFX_PWM_PIN_INVERTED, //通道1映射到P0.18（驱动开发板上的指示灯D2），空闲状态输出高电平
            BSP_LED_2 | NRFX_PWM_PIN_INVERTED, //通道2映射到P0.19（驱动开发板上的指示灯D3），空闲状态输出高电平
            NRFX_PWM_PIN_NOT_USED              //通道3不使用
        },
        .irq_priority = APP_IRQ_PRIORITY_LOWEST,//中断优先级
        .base_clock   = NRF_PWM_CLK_1MHz,       //PWM时钟频率设置为1MHz  
        .count_mode   = NRF_PWM_MODE_UP,        //向上计数模式
        .top_value    = m_top,                  //计数最大值为10000
        .load_mode    = NRF_PWM_LOAD_COMMON,    //通用装载模式
        .step_mode    = NRF_PWM_STEP_AUTO       //序列中的周期自动推进
    };
		//初始化PWM
    APP_ERROR_CHECK(nrfx_pwm_init(&m_pwm0, &config0, NULL));
}

//播放PWM
static void pwm_play(void)
{
    //定义PWM播放序列，播放序列包含了PWM序列的起始地址、大小和序列播放控制描述
	  nrf_pwm_sequence_t const seq0 =
    {
        .values.p_common = seq0_values,//指向PWM序列
        .length          = NRF_PWM_VALUES_LENGTH(seq0_values),//PWM序列中包含的周期个数
        .repeats         = 0, //序列中周期重复次数为0
        .end_delay       = 0  //序列后不插入延时
    };
    //启动PWM序列播放，flags设置为NRFX_PWM_FLAG_LOOP：序列播放完成后，自动触发任务重新播放
		//如改为NRFX_PWM_FLAG_STOP，则播放结束后，PWM停止
    (void)nrfx_pwm_simple_playback(&m_pwm0, &seq0, 1,
                                       NRFX_PWM_FLAG_LOOP);
}

int main(void)
{
	//初始化开发板上的4个LED，即将驱动LED的GPIO配置为输出，
  bsp_board_init(BSP_INIT_LEDS);
	pwm_common_init();
	pwm_play();
	while(true)  
	{  
	}
}

????????实现的呼吸灯现象是：LED_0,LED_1,LED_2在1秒的时间里由暗到亮，再在1秒内由亮到暗，不断循环。具体每个变量和每一行是啥意思，SDK里都说得很清楚了，这里就不再赘述，但是有几个关键的变量：m_top = 10000 ; m_step = 100 ; step = m_top / m_step;seq0_values[m_step*2]?,没有解释清楚，让我这个初学者琢磨了好久。

? ? ? ? 先直接上结论：

????????①在初始化函数里找到.base_clock时钟频率为1MHz，那么周期T = m_top / 1M = 10000 / 1000000 = 0.01s = 10ms ,那么频率f自然就等于1 / T ,即这个m_top是用来决定PWM的周期和频率的。

? ? ? ? ②为了实现灯在1秒内的亮暗变化，令m_step = 100 ,从而100*10ms = 1s ，正好是一次由暗变亮或者一次由亮变暗的时间 ，即这个m_step决定了一次亮度的线性变化所花费的时间。

? ? ? ? ③?seq0_values[m_step*2]?这个数组的各个数值，决定的是各个小周期（10ms）的占空比，m_step*2则表示一个大周期（也就是暗→亮→暗）总共包含了m_step*2 个小周期（也就是10ms*200=2s）。第n个小周期的占空比 P =(10000 - seq0_values[n]) / 10000 。

? ? ? ? ④step决定的是单次占空比的变化量。seq0_values数组的前100个数的数值每次都+100，也就是占空比每次都减少1%，100个数正好减到0%；seq0_values数组的后100个数的数值每次都-100，也就是占空比每次都增加1%，100次正好加到100%?。

? ? ? ? 把这些个变量搞明白之后，驱动无源蜂鸣器简直手到擒来，但通用装载模式驱动波形不变的无源蜂鸣器太麻烦，用波形装载模式更好理解。? ? ? ? ??

二、波形装载模式——无源蜂鸣器

????????先看立创商城里给出的蜂鸣器信息：

? ? ? ?

? ? ? ??咱唯一要看的就是“频率2700Hz”，所需要的周期长度T = 1/2700 ≈ 370μs = 0.00037s 。保持时钟频率依旧是1MHz不变，根据结论①，m_top （也就是下文seq0_values[ ]的第四个数）= 0.00037 * 10^6 = 370?。

#define BUZZER 23
#define PWM_INSTANCE_BUZZER  0 
static nrfx_pwm_t m_pwm0 = NRFX_PWM_INSTANCE(PWM_INSTANCE_BUZZER);

static nrf_pwm_values_wave_form_t seq0_values[] =
{
	37*8,    //通道0，占空比20%
	370,     //通道1，占空比0
	370,     //通道2，占空比0
	370      //最大比较值
};

static void pwm0_common_init(void)      //初始化
{
		//定义PWM初始化配置结构体并初始化参数
    nrfx_pwm_config_t const config0 =
    {
        .output_pins =
        {
			BUZZER | NRFX_PWM_PIN_INVERTED,      //通道0映射到蜂鸣器口23
			NRFX_PWM_PIN_NOT_USED,               //通道1未使用
            NRFX_PWM_PIN_NOT_USED,               //通道2未使用
			NRFX_PWM_PIN_NOT_USED                //通道3在波形装载模式下从不使用
        },
        .irq_priority = APP_IRQ_PRIORITY_LOWEST,//中断优先级
        .base_clock   = NRF_PWM_CLK_1MHz,       //PWM时钟频率设置为1MHz  
        .count_mode   = NRF_PWM_MODE_UP,        //向上计数模式
        .top_value    = 0,                      //使用波形装载模式时，该值被忽略
        .load_mode    = NRF_PWM_LOAD_WAVE_FORM, //波形装载模式
        .step_mode    = NRF_PWM_STEP_AUTO       //序列中的周期自动推进
    };
		//初始化PWM
    APP_ERROR_CHECK(nrfx_pwm_init(&m_pwm0, &config0, NULL));
}

static void pwm0_play(void)       //播放
{
    //定义PWM播放序列，播放序列包含了PWM序列的起始地址、大小和序列播放控制描述
	  nrf_pwm_sequence_t const seq0 =
    {
        .values.p_wave_form = seq0_values,//指向PWM序列
        .length             = NRF_PWM_VALUES_LENGTH(seq0_values),//PWM序列中包含的周期个数
        .repeats            = 0, //序列中周期重复次数为0
        .end_delay          = 0  //序列后不插入延时
    };
    //启动PWM序列播放，flags设置为NRFX_PWM_FLAG_LOOP：序列播放完成后，自动触发任务重新播放
		//如改为NRFX_PWM_FLAG_STOP，则播放结束后，PWM停止
    (void)nrfx_pwm_simple_playback(&m_pwm0, &seq0, 1,
                                       NRFX_PWM_FLAG_LOOP);
}

????????seq0_values数组中的前三个数是用来决定占空比的，一一对应config0.output_pins中的前三个通道的占空比，第四个数370和呼吸灯demo里的m_top是一个意思，是决定周期的数值，所以第四个通道不开（就算开了估计占空比也是0，没意义）。