ESP32学习笔记：PWM

今天我们来玩儿PWM。

概述

脉宽调制（PWM）是一种可以自由控制的产生可控数字信号波形的技术，说直白一点就是占空比不同的数字信号，下面用一幅图简单介绍一下微控制器实现PWM的原理：

我们以STM32内部的定时器讲一讲原理，如上图，当TIMER向上计时时，计数值会跟比较通道的CCR去比较，如果低于比较值，通道输出高电平，高于比较值，则输出低电平，这个只是打个比方，具体输出什么可以自由配置。到设置的最大值之后，重新从0开始计时，如此不停的循环，就产生了PWM信号了。我们如果控制不同的占空比，就可以控制输出的平均电压，也就可以控制灯的亮度了。

ESP32 不同于普通的PWM，它这里叫LED PWM，主要用于控制LED的亮度与颜色，当然，也可以用于其它用途，一共有16路通道，8路高速8低速，这16路通道可以分配给任意一个IO（某些只有输入功能的除外）。

16个通道，根据速度分，分为两组，每组有4个定时器对应8个通道，两个通道共享一个定时器，所以，最多能输出8个不同频率的PWM。

硬件

PWM输出引脚可以分配给任意一个IO，如下图所示，红框内的为可配置PWM的引脚，GPIO34-35，GPIO36，GPIO39除外。

软件

分配通道到GPIO引脚

确定好要使用的PWM通道PWM_Ch，绑定到GPIO_Pin。

ledcAttachPin(GPIO_Pin, PWM_Ch);

频率，分辨率设置

配置选择通道的PWM频率，分辨率可以设置1位到16位，比如我们设置成8位，占空比范围就是0-255，设置成10位，就是0-1023这样，函数也很简单。

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

设置占空比

直接写入对应占空比即可在对应IO上输出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);
  }
}

我们这里使用1kHz的PWM频率，将PWM通道0绑定到GPIO4，选择10位的分辨率，我们可以看下视频，PWM变化还是非常丝滑的。然后在主循环中将占空比逐渐从最小到最大，再从最大到最小，一直循环。

对于ESP32，还有专门用于电机控制的脉宽调制器PWM，后面我们项目中再细说，整体来说使用还是非常简单的，大家快去试一试吧！