在Arduino IDE環(huán)境下用ESP32控制多路LED調(diào)光

本項(xiàng)目將在Arduino IDE環(huán)境下，利用ESP32產(chǎn)生的PWM信號控制多個(gè)LED。項(xiàng)目所需物料如下：
ESP32 DOIT DEVKIT V1板
3x 5mm LED
3x 330歐姆電阻器
面包板
跳線若干

ESP32帶一個(gè)包含16通道LED PWM控制器，可配置以產(chǎn)生不同特性的PWM信號。項(xiàng)目開始之前需要先安裝Arduino IDE，連接妥當(dāng)后就可以把ESP32 DOIT DEVKIT V1板用作LED PWM控制器了。

使用Arduino IDE進(jìn)行LED調(diào)光的步驟如下：
1. 從0 to 15選擇PWM channel。
2. 設(shè)置PWM頻率，LED頻率選擇5000Hz較好。
3. 選擇信號的占空比:，其分表率范圍1-16bits。本項(xiàng)目使用8bit，這樣可控制的LED亮度等級值為0-255。
4. 指定信號出現(xiàn)的GPIO or GPIOs：其函數(shù)為ledcAttachPin(GPIO, channel)。該函數(shù)具有兩個(gè)變量，第一個(gè)GPIO用來輸出信號，第二個(gè)表示產(chǎn)生信號的通道。
5. 使用PWM控制LED亮度，函數(shù)為ledcWrite(channel, dutycycle)。其中，第一個(gè)變量產(chǎn)生PWM信號，第一個(gè)變量是占空比。

一個(gè)LED調(diào)光控制

點(diǎn)亮一個(gè)LED并調(diào)光時(shí)，應(yīng)將LED連接于GPIO 16引腳。

ESP32 DEVKIT V1模塊有30個(gè)GPIOs，只要能用作輸出，就可用作PWM引腳以連接LED。

請打開并拷入如下代碼：

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);
?}}

這些代碼的含義是，設(shè)定的PWM信號頻率為5000Hz，選擇通道 0 來產(chǎn)生信號，信號的分辨率為8bits。

當(dāng)然，也可以設(shè)置為其他參數(shù)，獲得不同的PWM信號，例如：
const int freq = 5000;?
const int ledChannel = 0;?
const int resolution = 8;

接下來，選擇信號的GPIO引腳，函數(shù)為ledcAttachPin(ledPin, ledChannel); 增加LED亮度的占空比為0-255，

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

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

調(diào)節(jié)LED亮度，須使用 ledcWrite() 函數(shù)。該函數(shù)有兩個(gè)參數(shù)：產(chǎn)生信號的通道、duty cycle。注意，這里的 ledcWrite() 函數(shù)中產(chǎn)生信號的變量是通道，而不是GPIO。

把代碼上傳到 ESP32，確定板子和COM端口選擇正確，再對照下單路，就可以測試調(diào)光效果了。

多個(gè)LED調(diào)光控制

也可以從相同通道的不同GPIO取得同樣的信號，這需要將這些GPIOs連接到 setup() 的相同通道。以下我們對上述操作稍作改動，來通過相同通道的相同PWN信號對３個(gè)LED進(jìn)行調(diào)光控制。

我們的目標(biāo)是通過30 GPIOs的ESP32 DEVKIT V1模塊來控制三個(gè)LED。

首先，將下列代碼拷貝到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);
?}
}

這些代碼在前面基礎(chǔ)上有一些改動：為兩個(gè)新的LED增加了多個(gè)變量，具體參考 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，添加如下兩行代碼，將這兩個(gè) GPIOs 指派給通道0。這表示，在兩個(gè)GPIO的通道0上產(chǎn)生了相同個(gè)信號。

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

把修改后的代碼上傳到 ESP32，確定板子和COM端口選擇正確后，就可以測試者三個(gè)LED調(diào)光效果了。

由于所有GPIOs 輸出了相同PWM信號，所有三個(gè)LED亮度的增加與減少是同時(shí)進(jìn)行的，這樣就產(chǎn)生了一個(gè)非常美妙的同步效果。

本項(xiàng)目演示了如何在Arduino IDE環(huán)境下，使用ESP32的LED PWM控制器進(jìn)行調(diào)光控制。通過設(shè)置正確的信號屬性，這種方法可用來控制其他PWM輸出，如馬達(dá)、LED 呼吸燈等。
審核編輯：湯梓紅