ESP32-Arduino PWM驱动

j_in2018

已于 2022-03-01 11:31:05 修改

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分类专栏： ESP32 文章标签：单片机嵌入式硬件 ESP32

于 2022-03-01 00:03:22 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/j_in2018/article/details/123185544

1 ESP32上的PWM资源

ESP32本身提供了两种PWM输出，分别是

1.1 LED PWM 控制器 (LEDC)

ESP32上提供最高16路 LEDC的PWM输出，其中8路为高速PWM，8路为低速PWM，而高低速通道都分别含有4个对应的高/低速时钟。
在这里插入图片描述

该PWM输出主要针对LED的驱动（但实际应用中不限制）。这个针对是因为其预定义了类似逐渐增加占空比等操作，可以在不占用处理器资源的情况下，实现对亮度（幅值）和颜色（频率）的调控。

1.2 电机控制脉宽调制器 (MCPWM)

ESP32提供6个该PWM输出，含有两个MCPWM外设，每个外设可以提供3个PWM通道。
该PWM个人理解是包含更多高级的功能，但对于PWM波形的控制则相对没有LEDC的精细。
结构如下图所示，可以看到除了分频器、计时器、和操作器外，还包含了错误检测，专用捕获模块（例如捕获电机转速等）
在这里插入图片描述

2 ESP32-Arduino使用PWM资源

首先，上述的两个资源并不都在ESP32-Arduino上提供支持，仅LEDC提供支持（查询支持的外设）。
因此我们下文主要集中在LEDC中。但参考上一篇blogESP32+Arduino+VS code开发环境搭建+BLINK，若确实需要MCPWM，可以考虑在程序中调用ESP-IDF的语法去使用，这应该是可能的。

2.1 LEDC的频率与解析度

与Arduino Uno板的8位固定PWM解析度不同，ESP32的PWM解析度是动态的，与设定相关。
解析度：即输出PWM波输出中，对时间的离散化精度，对应的结果，若是等频率，改变占空比以改变等效幅值的应用中，会得到更精细的等效电压输出。例如，对于UNO，8位的解析度，则最小的变化电压是1/256*3.3V=0.01289V，而若是10位的解析度，则为0.0032V。
解析度的解释
对于ESP32的LEDC输出，其最高解析度可以根据下式计算并向下取整，具体原因可参照下一节的解析。
$[log_2(\frac{80MHz}{PWM输出频率})]_{floor}$