如何在ESP32中使用PWM

關(guān)于ESP32PWM的簡要說明

ESP32 SoC 滿載了非常有用的外設(shè)，PWM 就是其中之一。是的。ESP32 的芯片中有一個專用的 PWM 硬件模塊。脈寬調(diào)制或簡稱PWM是一種成熟且廣泛使用的供電技術(shù)。

您可以使用 ESP32 的 PWM 來驅(qū)動 LED、電機(jī)（普通直流電機(jī)和無刷電機(jī)）和智能燈。ESP32 中的 PWM 控制器由兩個主要子模塊組成：LED 控制或 LEDC 外設(shè)和電機(jī)控制脈寬調(diào)制器或 MCPWM 外設(shè)。

盡管我們將 ESP32 中的 PWM 演示限制為衰落 LED，但最好了解一下 ESP32 中帶有輸入捕獲模塊的電機(jī)控制 PWM （MCPWM） 模塊。

如果您曾經(jīng)使用過無刷直流 （BLDC） 電機(jī)，您就會意識到感測轉(zhuǎn)子位置（使用霍爾效應(yīng)傳感器）對于精確速度控制的重要性。

ESP32發(fā)光二極管（LEDC）

ESP32 的 LEDC 外設(shè)由 16 個能夠生成獨(dú)立波形的 PWM 通道組成，主要用于 RGB LED 控制，但也可用于其他用途。

關(guān)于 ESP32 中的 LED PWM 控制器，您應(yīng)該注意幾個有趣的點(diǎn)。

16 個獨(dú)立的 PWM 通道，分為兩組，每組 8 個通道。

1 位和 16 位之間的可編程分辨率。

PWM波的頻率取決于PWM的分辨率。

自動增加/減少占空比，無需處理器干預(yù)。

配置ESP32的PWM通道

你還記得Arduino編程中的'analogWrite（）'函數(shù)嗎？它是負(fù)責(zé)在Arduino UNO（和其他“Arduino”板）中生成PWM的功能。

由于 ESP32 的 LED PWM 中的幾乎所有內(nèi)容都是用戶可配置的（通道、分辨率和頻率），因此我們將使用一組不同的（專用）函數(shù)來配置 ESP32 中的 PWM，而不是使用“analogWrite（）”功能。

以下是驅(qū)動程序公開的所有 LEDC API 的列表。這些函數(shù)是為 ESP32 的 Arduino IDE 端口編寫的。

ledcSetup（頻道、頻率、resolution_bits）;

ledcAttachPin（pin， channel）;

ledcWrite（channel， Occupational cycle）;

ledcRead（channel）;

ledcWriteTone（通道，頻率）;

ledcWriteNote（channel， note， octave）;

ledcReadFreq（channel）;

ledcDetachPin（pin）;

在 8 個函數(shù)中，我們將專注于前三個，因?yàn)樗鼈儗τ谏?PWM 更有用（也是最低要求）。

在 ESP32 中配置 PWM 通道時需要記住的幾個要點(diǎn)：

由于有 16 個 PWM 通道，“channel”參數(shù)采用 0 到 15 之間的任何值。

接下來是PWM信號的頻率。您可以根據(jù)需要設(shè)置頻率，例如 1 KHz、5 KHz、8 KHz 和 10 KHz。

PWM 的分辨率也是可配置的，ESP32 PWM 可以編程在 1 位到 16 位分辨率之間的任何位置。

PWM頻率和分辨率成反比，并且取決于時鐘源。因此，在選擇頻率和分辨率值時要小心。

最后，為PWM輸出分配一個GPIO引腳。您可以分配任何 GPIO 引腳，但在分配時要小心（不要使用已經(jīng)使用的 GPIO 引腳，如 UART、SPI 等）。

下表顯示了幾種常用的PWM頻率和分辨率。

在ESP32中使用PWM的LED衰落

隨著 ESP32 中 PWM 的所有必要信息的發(fā)布，我們現(xiàn)在可以繼續(xù)實(shí)施我們的第一個項(xiàng)目 ESP32 PWM 使 LED 褪色。這是一個非常簡單的項(xiàng)目，連接到 ESP32 GPIO 引腳的 LED 的亮度會逐漸反復(fù)增加和減少。[面向初學(xué)者的 ESP32 項(xiàng)目]

這個項(xiàng)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。

所需組件

ESP32 開發(fā)套件開發(fā)板

3 個 5 毫米發(fā)光二極管

?220Ω電阻

3 x 5KΩ 電位計(jì)

面包板

連接線

微型 USB 連接線

電路圖

下圖顯示了使用 ESP32 PWM 控制器淡入 LED 淡入淡出的連接。

法典

您可以使用任何 GPIO 引腳來輸出 PWM 信號。所以，我正在使用GPIO 16，這也是UART2 RX引腳。接下來，我們必須使用“l(fā)edcSetup”功能設(shè)置LEDC通道。第一個參數(shù)是通道。0 到 15 之間的任何值都可以作為通道給出。

下一個參數(shù)是頻率。您可以提供任何頻率，但為了方便起見，我將頻率設(shè)置5KHz。此外，您必須設(shè)置PWM的分辨率。此值必須是介于1和 16之間的數(shù)字。我選擇了10位分辨率。

有關(guān)其余設(shè)置，請參閱以下代碼，其中我注釋了重要行。

注意：您可以將多個 GPIO 引腳連接到同一個LEDC PWM 通道。如果這樣做，所有 GPIO 引腳將共享通道的屬性（分辨率和頻率）。

帶ADC的ESP32脈寬調(diào)制器

ESP32 中 PWM 的一個重要特點(diǎn)是所有16個通道都可以獨(dú)立配置，即每個通道都可以有自己的分辨率和頻率。為了演示這一點(diǎn)，我們利用ADC外設(shè)，通過轉(zhuǎn)動電位計(jì)獨(dú)立調(diào)整三個不同LEDC PWM通道的占空比。

三個 5KΩ 電位器連接到 ESP32 的三個 ADC 輸入引腳。根據(jù)ADC的輸出，我們將設(shè)置三個PWM通道的占空比，這些通道配置了不同的參數(shù)。

為了便于理解，我將三個 LED：紅色、綠色和藍(lán)色連接到三個 GPIO 引腳。這三個GPIO引腳連接到三個不同的LEDC PWM通道，每個通道都使用自己的頻率和分辨率進(jìn)行初始化。

要記住的另一個重要點(diǎn)是 ESP32 的 ADC 分辨率為 12 位。因此，我們必須仔細(xì)地將其映射到PWM分辨率，以獲得全方位的控制。

電路圖

下圖顯示了使用ADC（電位計(jì)）調(diào)整PWM通道占空比的連接。

法典

結(jié)論

有關(guān) ESP32 PWM 外設(shè)的完整教程。您學(xué)習(xí)了如何在 ESP32 中使用 PWM 來淡入 LED 的淡入淡出，如何配置 PWM 通道、設(shè)置頻率和分辨率。您還學(xué)習(xí)了如何獨(dú)立配置 ESP32 中的 PWM 通道。