【实验】ESP32S3 PWM外设的使用-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Turinger_1408/article/details/144065035

实验简介

本设计主要是学习如何使用ESP32S3的PWM外设。

本实验中，开发板选用的是图灵哥TRGESP32S3探索板，通过PWM控制LED灯的状态。

PWM简介

PWM（脉冲宽度调制，Pulse Width Modulation）是一种在微控制器单元（MCU）中广泛使用的技术，用于控制电路的功率输出。以下是对PWM在MCU中应用的简介：

PWM是一种数字信号控制技术，通过调节脉冲的宽度（即高电平持续时间与总周期时间的比例）来模拟模拟信号的控制效果。在微控制器单元（MCU）中，PWM广泛应用于各种领域，如电机控制、电源管理、音频信号处理等。

PWM主要特点：

高效率：PWM技术可以实现高效率的功率控制，减少能量损耗，提高系统性能：
精确控制：通过调整脉冲宽度，可以实现精确的功率输出控制，满足不同应用场景的需求；
灵活性强：PWM信号可以方便地通过软件编程进行调节，适应不同的控制策略；
抗干扰能力强：由于PWM信号是一种数字信号，相较于模拟信号，具有更好的抗干扰性能。

PWM程序设计思路：

在MCU中，PWM的实现通常涉及以下步骤：

设置PWM频率：根据应用需求，设置PWM信号的工作频率；
设置占空比：通过调整高电平持续时间和总周期时间的比例，即占空比，来控制功率输出；
启动PWM输出：使能PWM模块，开始输出PWM信号；
实时调节：在运行过程中，根据实际需求动态调整PWM参数，以实现最佳控制效果；

Summary：PWM技术在MCU中的应用为嵌入式系统设计提供了强大的控制手段，使得系统在节能、精度和灵活性方面表现出色。学习好PWM的驱动很重要。

程序源码

led_pwm.ino

/**
 ******************************************************************************
 * @file      led_pwm.ino
 * @author    Turinger Software
 * @version   V1.0
 * @date      2024-09-20
 * @brief     LED PWM实验
 ******************************************************************************
 * 
 * 实验平台    图灵哥 TRGESP32S3探索板
 * 实验目的：学习LED PWM外设的使用
 *
 * 硬件资源及引脚分配： 
 * 1, LED --> ESP32S3 IO
 *    LED --> IO1
 * 
 * 实验现象：
 * 1, LED指示灯实现呼吸灯效果，由暗变亮，再由亮变暗
 * 
 * 注意事项：
 * 无
 * 
 ******************************************************************************
 */

#include "pwm.h"


uint16_t g_ledpwmval = 0;     /* 占空比值 */
uint8_t g_dir = 1;            /* 变化方向（1增大 0减小） */

/**
 * @brief    当程序开始执行时，将调用setup()函数，通常用来初始化变量、函数等
 * @param    无
 * @retval   无
 */
void setup() 
{
    led_pwm_init(1000, 10);   /* LED PWM初始化,PWM输出频率为1000HZ,占空比分辨率为10 */
}

/**
 * @brief    循环函数，通常放程序的主体或者需要不断刷新的语句
 * @param    无
 * @retval   无
 */
void loop() 
{
    if (g_dir)
    {
        g_ledpwmval += 5;
    }
    else
    {
        g_ledpwmval -= 5;
    }

    if (g_ledpwmval > 1005)
    {
        g_dir = 0;
    }

    if (g_ledpwmval < 5)
    {
        g_dir = 1;
    }

    pwm_set_duty(g_ledpwmval);
    delay(5);
}

pwm.cpp

/**
 ****************************************************************************************************
 * @file      pwm.cpp
 * @author    Turinger Software
 * @version   V1.0
 * @date      2024-09-20
 * @brief     LEDPWM驱动代码
 * 实验平台    图灵哥 TRGESP32S3探索板
 *
 ****************************************************************************************************
 */

#include "pwm.h"

/**
 * @brief     LEDPWM初始化函数
 * @param       frequency: PWM输出频率，单位HZ
 * @param       resolution: PWM占空比的分辨率1-16，比如设置8，分辨率范围0~255
 * @retval      无
 */
void led_pwm_init(uint16_t frequency, uint8_t resolution)
{
    //ledcSetup(LED_PWM_CHANNEL, frequency, resolution);    /* PWM初始化,引脚和通道由pwm.h的LED_PWM_PIN和LED_PWM_CHANNEL宏修改 */
    //ledcAttachPin(LED_PWM_PIN, LED_PWM_CHANNEL);          /* 绑定PWM通道到LED_PWM_PIN上 */
    //ledcAttachChannel(LED_PWM_PIN,frequency,resolution);
    ledcAttachChannel(LED_PWM_PIN,frequency,resolution,LED_PWM_CHANNEL);
}

/**
 * @brief     PWM占空比设置
 * @param       duty: PWM占空比
 * @retval      无
 */
void pwm_set_duty(uint16_t duty)
{
    ledcWrite(LED_PWM_PIN, duty);   /* 改变PWM的占空比,通道由pwm.h的LED_PWM_CHANNEL宏修改 */
}

pwm.h

/**
****************************************************************************************************
 * @file      pwm.h
 * @author    Turinger Software
 * @version   V1.0
 * @date      2024-09-20
 * @brief     LEDPWM驱动代码
 * 实验平台    图灵哥 TRGESP32S3探索板
 *
****************************************************************************************************
 */

#ifndef __PWM_H
#define __PWM_H

#include "Arduino.h"

/* LED PWM定义 */
#define LED_PWM_PIN       1   /* PWM信号输出的引脚  */
#define LED_PWM_CHANNEL   0   /* LED PWM通道号 */

/* 函数声明 */    
void led_pwm_init(uint16_t frequency, uint8_t resolution);    /* LED PWM初始化函数 */
void pwm_set_duty(uint16_t duty);                             /* PWM占空比设置 */

#endif

实验结果：可观察到LED指示灯（右下）实现呼吸灯效果，由暗变亮，再由亮变暗