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ESP32 SoC 满载了非常有用的外设,PWM 就是其中之一。是的。ESP32 的芯片中有一个专用的 PWM 硬件模块。脉宽调制或简称PWM是一种成熟且广泛使用的供电技术。
您可以使用 ESP32 的 PWM 来驱动 LED、电机(普通直流电机和无刷电机)和智能灯。ESP32 中的 PWM 控制器由两个主要子模块组成:LED 控制或 LEDC 外设和电机控制脉宽调制器或 MCPWM 外设。
尽管我们将 ESP32 中的 PWM 演示限制为衰落 LED,但最好了解一下 ESP32 中带有输入捕获模块的电机控制 PWM (MCPWM) 模块。
如果您曾经使用过无刷直流 (BLDC) 电机,您就会意识到感测转子位置(使用霍尔效应传感器)对于精确速度控制的重要性。
ESP32 的 LEDC 外设由 16 个能够生成独立波形的 PWM 通道组成,主要用于 RGB LED 控制,但也可用于其他用途。
关于 ESP32 中的 LED PWM 控制器,您应该注意几个有趣的点。
16 个独立的 PWM 通道,分为两组,每组 8 个通道。
1 位和 16 位之间的可编程分辨率。
PWM波的频率取决于PWM的分辨率。
自动增加/减少占空比,无需处理器干预。
你还记得Arduino编程中的'analogWrite()'函数吗?它是负责在Arduino UNO(和其他“Arduino”板)中生成PWM的功能。
由于 ESP32 的 LED PWM 中的几乎所有内容都是用户可配置的(通道、分辨率和频率),因此我们将使用一组不同的(专用)函数来配置 ESP32 中的 PWM,而不是使用“analogWrite()”功能。
以下是驱动程序公开的所有 LEDC API 的列表。这些函数是为 ESP32 的 Arduino IDE 端口编写的。
ledcSetup(频道、频率、resolution_bits);
ledcAttachPin(pin, channel);
ledcWrite(channel, Occupational cycle);
ledcRead(channel);
ledcWriteTone(通道,频率);
ledcWriteNote(channel, note, octave);
ledcReadFreq(channel);
ledcDetachPin(pin);
在 8 个函数中,我们将专注于前三个,因为它们对于生成 PWM 更有用(也是最低要求)。
在 ESP32 中配置 PWM 通道时需要记住的几个要点:
由于有 16 个 PWM 通道,“channel”参数采用 0 到 15 之间的任何值。
接下来是PWM信号的频率。您可以根据需要设置频率,例如 1 KHz、5 KHz、8 KHz 和 10 KHz。
PWM 的分辨率也是可配置的,ESP32 PWM 可以编程在 1 位到 16 位分辨率之间的任何位置。
PWM频率和分辨率成反比,并且取决于时钟源。因此,在选择频率和分辨率值时要小心。
最后,为PWM输出分配一个GPIO引脚。您可以分配任何 GPIO 引脚,但在分配时要小心(不要使用已经使用的 GPIO 引脚,如 UART、SPI 等)。
下表显示了几种常用的PWM频率和分辨率。
随着 ESP32 中 PWM 的所有必要信息的发布,我们现在可以继续实施我们的第一个项目 ESP32 PWM 使 LED 褪色。这是一个非常简单的项目,连接到 ESP32 GPIO 引脚的 LED 的亮度会逐渐反复增加和减少。[面向初学者的 ESP32 项目]
这个项目更多的是了解 LEDC 的功能:ledcSetup、ledcAttachPin 和 ledcWrite,以及如何在 ESP32 中生成 PWM,而不是衰落的 LED 本身。
ESP32 开发套件开发板
3 个 5 毫米发光二极管
220Ω电阻
3 x 5KΩ 电位计
面包板
连接线
微型 USB 连接线
下图显示了使用 ESP32 PWM 控制器淡入 LED 淡入淡出的连接。
您可以使用任何 GPIO 引脚来输出 PWM 信号。所以,我正在使用GPIO 16,这也是UART2 RX引脚。接下来,我们必须使用“ledcSetup”功能设置LEDC通道。第一个参数是通道。0 到 15 之间的任何值都可以作为通道给出。
下一个参数是频率。您可以提供任何频率,但为了方便起见,我将频率设置5KHz。此外,您必须设置PWM的分辨率。此值必须是介于1和 16之间的数字。我选择了10位分辨率。
有关其余设置,请参阅以下代码,其中我注释了重要行。
注意:您可以将多个 GPIO 引脚连接到同一个LEDC PWM 通道。如果这样做,所有 GPIO 引脚将共享通道的属性(分辨率和频率)。
ESP32 中 PWM 的一个重要特点是所有16个通道都可以独立配置,即每个通道都可以有自己的分辨率和频率。为了演示这一点,我们利用ADC外设,通过转动电位计独立调整三个不同LEDC PWM通道的占空比。
三个 5KΩ 电位器连接到 ESP32 的三个 ADC 输入引脚。根据ADC的输出,我们将设置三个PWM通道的占空比,这些通道配置了不同的参数。
为了便于理解,我将三个 LED:红色、绿色和蓝色连接到三个 GPIO 引脚。这三个GPIO引脚连接到三个不同的LEDC PWM通道,每个通道都使用自己的频率和分辨率进行初始化。
要记住的另一个重要点是 ESP32 的 ADC 分辨率为 12 位。因此,我们必须仔细地将其映射到PWM分辨率,以获得全方位的控制。
下图显示了使用ADC(电位计)调整PWM通道占空比的连接。
有关 ESP32 PWM 外设的完整教程。您学习了如何在 ESP32 中使用 PWM 来淡入 LED 的淡入淡出,如何配置 PWM 通道、设置频率和分辨率。您还学习了如何独立配置 ESP32 中的 PWM 通道。
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