在Arduino IDE环境下用ESP32控制多路LED调光

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描述

本项目将在Arduino IDE环境下,利用ESP32产生的PWM信号控制多个LED。项目所需物料如下:
ESP32 DOIT DEVKIT V1板
3x 5mm LED
3x 330欧姆电阻器
面包板
跳线若干

ESP32带一个包含16通道LED PWM控制器,可配置以产生不同特性的PWM信号。项目开始之前需要先安装Arduino IDE,连接妥当后就可以把ESP32 DOIT DEVKIT V1板用作LED PWM控制器了。

使用Arduino IDE进行LED调光的步骤如下:
1. 从0 to 15选择PWM channel。
2. 设置PWM频率,LED频率选择5000Hz较好。
3. 选择信号的占空比:,其分表率范围1-16bits。本项目使用8bit,这样可控制的LED亮度等级值为0-255。
4. 指定信号出现的GPIO or GPIOs:其函数为ledcAttachPin(GPIO, channel)。该函数具有两个变量,第一个GPIO用来输出信号,第二个表示产生信号的通道。
5. 使用PWM控制LED亮度,函数为ledcWrite(channel, dutycycle)。其中,第一个变量产生PWM信号,第一个变量是占空比。


一个LED调光控制


点亮一个LED并调光时,应将LED连接于GPIO 16引脚。

ESP32 DEVKIT V1模块有30个GPIOs,只要能用作输出,就可用作PWM引脚以连接LED。

请打开并拷入如下代码:

const int ledPin = 16;

const int freq = 5000;
const int ledChannel = 0;
const int resolution = 8;

void setup(){
ledcSetup(ledChannel, freq, resolution);

ledcAttachPin(ledPin, ledChannel);}

void loop(){
for(int dutyCycle = 0; dutyCycle <= 255; dutyCycle++){
ledcWrite(ledChannel, dutyCycle);
delay(15);
}

for(int dutyCycle = 255; dutyCycle >= 0; dutyCycle--){
ledcWrite(ledChannel, dutyCycle);
delay(15);
}}

这些代码的含义是,设定的PWM信号频率为5000Hz,选择通道 0 来产生信号,信号的分辨率为8bits。

当然,也可以设置为其他参数,获得不同的PWM信号,例如:
const int freq = 5000;
const int ledChannel = 0;
const int resolution = 8;

接下来,选择信号的GPIO引脚,函数为ledcAttachPin(ledPin, ledChannel); 增加LED亮度的占空比为0-255,

for(int dutyCycle = 0; dutyCycle <= 255; dutyCycle++){
ledcWrite(ledChannel, dutyCycle);
delay(15);
}
然后,从255-0自减,就降低了LED的亮度。

for(int dutyCycle = 255; dutyCycle >= 0; dutyCycle--){
ledcWrite(ledChannel, dutyCycle);
delay(15);
}

调节LED亮度,须使用 ledcWrite() 函数。该函数有两个参数:产生信号的通道、duty cycle。注意,这里的 ledcWrite() 函数中产生信号的变量是通道,而不是GPIO。

把代码上传到 ESP32,确定板子和COM端口选择正确,再对照下单路,就可以测试调光效果了。


多个LED调光控制


也可以从相同通道的不同GPIO取得同样的信号,这需要将这些GPIOs连接到 setup() 的相同通道。以下我们对上述操作稍作改动,来通过相同通道的相同PWN信号对3个LED进行调光控制。

我们的目标是通过30 GPIOs的ESP32 DEVKIT V1模块来控制三个LED。

首先,将下列代码拷贝到Arduino IDE中。

// the number of the LED pin
const int ledPin = 16;
const int ledPin2 = 17;
const int ledPin3 = 5;

// setting PWM properties
const int freq = 5000;
const int ledChannel = 0;
const int resolution = 8;

void setup(){
// configure LED PWM functionalitites
ledcSetup(ledChannel, freq, resolution);

// attach the channel to the GPIO to be controlled
ledcAttachPin(ledPin, ledChannel);
ledcAttachPin(ledPin2, ledChannel);
ledcAttachPin(ledPin3, ledChannel);
}

void loop(){
// increase the LED brightness
for(int dutyCycle = 0; dutyCycle <= 255; dutyCycle++){
// changing the LED brightness with PWM
ledcWrite(ledChannel, dutyCycle);
delay(15);
}

// decrease the LED brightness
for(int dutyCycle = 255; dutyCycle >= 0; dutyCycle--){
// changing the LED brightness with PWM
ledcWrite(ledChannel, dutyCycle);
delay(15);
}
}

这些代码在前面基础上有一些改动:为两个新的LED增加了多个变量,具体参考 GPIO 17 和 GPIO 5。

const int ledPin2 = 17; // 17 corresponds to GPIO17
const int ledPin3 = 5; // 5 corresponds to GPIO5

然后,在 setup() 中,添加如下两行代码,将这两个 GPIOs 指派给通道0。这表示,在两个GPIO的通道0上产生了相同个信号。

ledcAttachPin(ledPin2, ledChannel);
ledcAttachPin(ledPin3, ledChannel);

把修改后的代码上传到 ESP32,确定板子和COM端口选择正确后,就可以测试者三个LED调光效果了。

由于所有GPIOs 输出了相同PWM信号,所有三个LED亮度的增加与减少是同时进行的,这样就产生了一个非常美妙的同步效果。

本项目演示了如何在Arduino IDE环境下,使用ESP32的LED PWM控制器进行调光控制。通过设置正确的信号属性,这种方法可用来控制其他PWM输出,如马达、LED 呼吸灯等。
审核编辑:汤梓红

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