今天我們來(lái)玩兒PWM。

概述

脈寬調(diào)制（PWM）是一種可以自由控制的產(chǎn)生可控數(shù)字信號(hào)波形的技術(shù)，說(shuō)直白一點(diǎn)就是占空比不同的數(shù)字信號(hào)，下面用一幅圖簡(jiǎn)單介紹一下微控制器實(shí)現(xiàn)PWM的原理：

我們以STM32內(nèi)部的定時(shí)器講一講原理，如上圖，當(dāng)TIMER向上計(jì)時(shí)時(shí)，計(jì)數(shù)值會(huì)跟比較通道的CCR去比較，如果低于比較值，通道輸出高電平，高于比較值，則輸出低電平，這個(gè)只是打個(gè)比方，具體輸出什么可以自由配置。到設(shè)置的最大值之后，重新從0開(kāi)始計(jì)時(shí)，如此不停的循環(huán)，就產(chǎn)生了PWM信號(hào)了。我們?nèi)绻刂撇煌恼伎毡?，就可以控制輸出的平均電壓，也就可以控制燈的亮度了?/p>

ESP32 不同于普通的PWM，它這里叫LED PWM，主要用于控制LED的亮度與顏色，當(dāng)然，也可以用于其它用途，一共有16路通道，8路高速8低速，這16路通道可以分配給任意一個(gè)IO（某些只有輸入功能的除外）。

16個(gè)通道，根據(jù)速度分，分為兩組，每組有4個(gè)定時(shí)器對(duì)應(yīng)8個(gè)通道，兩個(gè)通道共享一個(gè)定時(shí)器，所以，最多能輸出8個(gè)不同頻率的PWM。

硬件

PWM輸出引腳可以分配給任意一個(gè)IO，如下圖所示，紅框內(nèi)的為可配置PWM的引腳，GPIO34-35，GPIO36，GPIO39除外。

軟件

分配通道到GPIO引腳

確定好要使用的PWM通道PWM_Ch，綁定到GPIO_Pin。

ledcAttachPin(GPIO_Pin, PWM_Ch);

頻率，分辨率設(shè)置

配置選擇通道的PWM頻率，分辨率可以設(shè)置1位到16位，比如我們?cè)O(shè)置成8位，占空比范圍就是0-255，設(shè)置成10位，就是0-1023這樣，函數(shù)也很簡(jiǎn)單。

/*
* PWM_Ch   PWM通道 0-15
* PWM_Freq PWM頻率 
* PWM_Res  PWM分辨率 1-16
* */
ledcSetup(PWM_Ch, PWM_Freq, PWM_Res);;

設(shè)置占空比

直接寫入對(duì)應(yīng)占空比即可在對(duì)應(yīng)IO上輸出PWM。

ledcWrite(PWM_Ch, DutyCycle);

完整程序

#define LED_GPIO   4
#define PWM1_Ch    0
#define PWM1_Res   10
#define PWM1_Freq  1000
 
int PWM1_DutyCycle = 0;
 
void setup()
{
  ledcAttachPin(LED_GPIO, PWM1_Ch);
  ledcSetup(PWM1_Ch, PWM1_Freq, PWM1_Res);
}
 
void loop()
{
  while(PWM1_DutyCycle < 1023)
  {
    ledcWrite(PWM1_Ch, PWM1_DutyCycle++);
    delay(10);
  }
  while(PWM1_DutyCycle > 0)
  {
    ledcWrite(PWM1_Ch, PWM1_DutyCycle--);
    delay(10);
  }
}

我們這里使用1kHz的PWM頻率，將PWM通道0綁定到GPIO4，選擇10位的分辨率，我們可以看下視頻，PWM變化還是非常絲滑的。然后在主循環(huán)中將占空比逐漸從最小到最大，再?gòu)淖畲蟮阶钚?，一直循環(huán)。

對(duì)于ESP32，還有專門用于電機(jī)控制的脈寬調(diào)制器PWM，后面我們項(xiàng)目中再細(xì)說(shuō)，整體來(lái)說(shuō)使用還是非常簡(jiǎn)單的，大家快去試一試吧！