如何在ESP32中使用PWM

关于ESP32PWM的简要说明

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发光二极管（LEDC）

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。

配置ESP32的PWM通道

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。

在ESP32中使用PWM的LED衰落

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。

所需组件

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

电路图

下图显示了使用 ESP32 PWM 控制器淡入 LED 淡入淡出的连接。

法典

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）。

带ADC的ESP32脉宽调制器

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。

电路图

下图显示了使用ADC（电位计）调整PWM通道占空比的连接。

法典

结论

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。