類比模擬輸出

學習瞭如何使用 ESP32 的 LED PWM 控制器和 Arduino IDE 來調暗 LED。

通過為信號設置正確的屬性，學到的概念可用於通過 PWM 控制其他輸出。

多色RGB LED

如何配置 ESP32 的 PWM 通道

如果你了解Arduino Uno編程，你一定看到Arduino相關板在Arduino IDE中使用analogWrite函數生成PWM。但是在 Arduino IDE 中使用不同的函數為 ESP32 產生 PWM 信號。按照以下步驟設置所有脈寬調製通道的參數：

有 16 個 PWM 通道可用。您需要選擇 0 到 15 之間的任何通道。
第二步是選擇數字信號的頻率。例如，您可以將頻率設置為 10,000 赫茲、5000 赫茲或您想要的任何其他值。
ESP32 板支持 1 位到 16 位的 PWM 分辨率。但請記住，PWM 信號的頻率和分辨率會相互成反比。所以要達到最大頻率，最佳分辨率是 8 位。
我們將使用 8 位分辨率，佔空比值將在 0-255 之間變化。佔空比定義了信號的寬度或信號的導通時間。
最後一步是使用您自己選擇的 PWM 通道連接 GPIO PIN。

現在讓我們看看如何在 PWM 庫中設置這些參數。為此使用了三個函數。

第一個用於設置與通道的PIN

- ledcSetup(PWM_Channel_Number, Frequency, resolution)：您應該傳遞三個參數作為此函數的輸入，通道編號、頻率和 PWM 通道的分辨率。我們只在 setup 函數中使用這個函數。

第二個函數用於設置 PWM 控制器的頻率、分辨率和通道

- ledcAttachPin(GPIO_PIN , CHANNEL)：這個函數接受兩個參數。一個是我們想要獲得信號輸出的 GPIO 引腳，第二個參數是我們產生信號的通道。

第三個函數用於生成具有指定佔空比的信號

ledcWrite(CHANNEL, DUTY_CYCLE) : ledcWrite 函數用於生成具有佔空比值的信號。

基本控制-1

int PWM_FREQUENCY = 1000; // 此變量用於定義頻率int PWM_CHANNEL = 0; // 此變量用於選擇通道號 int PWM_RESOUTION = 8; // 這將定義信號的分辨率，在這種情況下為 8 int GPIOPIN = 15 ; // 我們要將此通道信號附加到的 GPIO int dutyCycle = 127; // 它將定義信號的寬度
void setup(){ledcSetup(PWM_CHANNEL, PWM_FREQUENCY, PWM_RESOUTION);ledcAttachPin(GPIOPIN, PWM_CHANNEL);}
void loop() {ledcWrite(PWM_CHANNEL, dutyCycle);}

基本控制-說明

這是生成佔空比為 50% 的脈寬調製信號的簡單代碼。在這些程序行中，我們定義了波形的參數。首先我們定義 1000 赫茲的頻率。我們選擇了通道零。但是您可以從總共 16 個頻道中選擇您想要的任何頻道。之後，我們指定了 8 位的分辨率。但是您可以選擇您想要的任何分辨率。我們將使用通用輸入輸出引腳 15 來獲得輸出。在初始化部分的最後，我們將佔空比設置為 127。在這個例子中，我們得到一個具有固定佔空比的波形。
int PWM_FREQUENCY = 1000; int PWM_CHANNEL = 0;int PWM_RESOUTION = 8; int GPIOPIN = 15 ; int dutyCycle = 127;
現在在 setup 函數中，我們需要使用我在上面解釋過的兩個函數 ledcSetup 和 ledcAttach。第一個程序將選擇通道零以及 1000 赫茲的頻率和 8 位的分辨率。使用 8 位分辨率，我們可以指定 0 和 (2^8-) = 255 之間的佔空比。因此，如果我們使用 255 作為佔空比參數，則佔空比將為 100%，而 127 佔空比將為 50%其他值也類似。第二個語句將脈寬調製通道零附加到數字引腳十五。
ledcSetup(PWM_CHANNEL, PWM_FREQUENCY, PWM_RESOUTION);ledcAttachPin(GPIOPIN, PWM_CHANNEL);在循環函數內部，我們僅使用指令生成佔空比為 127 的信號，您將看到它將生成佔空比為 50% 的信號。波形將有一半時間為高電平，一半時間為邏輯低電平，總時間段將與信號頻率成反比。所以這個 ledcWrite 函數用於產生具有特定佔空比的 PWM 信號。您只需要定義通道號和占空比值作為該函數的參數。
ledcWrite(PWM_CHANNEL, dutyCycle);因此，當您將此代碼上傳到您的電路板並通過 PIN 15 連接示波器時，您將獲得哪種類型的信號作為輸出？
您將看到具有以下參數的數字波形：頻率 = 1000 赫茲時間段 = 1 毫秒佔空比 = 50%準時 = 0.5 毫秒關閉時間 = 0.5 毫秒

ESP32 可變佔空比 PWM

int PWM_FREQUENCY = 1000; int PWM_CHANNEL = 0; int PWM_RESOUTION = 8; int GPIOPIN = 15 ;
void setup(){ledcSetup(PWM_CHANNEL, PWM_FREQUENCY, PWM_RESOUTION);ledcAttachPin(GPIOPIN, PWM_CHANNEL);}
void loop() {for (int dutyCycle = 0; dutyCycle <= 255; dutyCycle++) {ledcWrite(PWM_CHANNEL, dutyCycle);delay(100);}}

如果您對脈寬調製的概念不清楚，您一定想知道可變佔空比信號是什麼意思？可變佔空比意味著我們希望在輸出端有數字波形，其占空比會隨著一些延遲從低值增加到高值。例如，當我們打開開發板時，最初的佔空比為零，然後它會開始以 1 的步長增加，並有一些延遲。完成這項任務非常容易。您只需要更改 ledcWrite 函數內的佔空比值。所以我們在最後一個例子中使用的其餘代碼將保持不變，除了可變佔空比部分而不是修復。此處給出了此示例的代碼。

除了循環功能部分外，代碼與上一個程序類似。在循環部分內部，使用了另一個 for 循環。在 for 循環內部，佔空比的起始值為零，並且隨著 for 循環的每次迭代，其值以 1 的增量遞增。每次迭代都在 100 毫秒的延遲後發生。因此，您將在示波器上觀察脈衝寬度遞增的信號。您可以在這些不同脈衝寬度的圖片中看到結果。

基本控制-2

/* * 要設置 LED 的亮度，您只需要使用 ledcWrite() 接受生成信號的通道和占空比作為參數的函數* 由於我們使用 8 位分辨率，因此將使用 0 到 255 之間的值控制佔空比。* 請注意，在 ledcWrite() 我們使用生成信號的通道，而不是 GPIO。*/// the number of the LED pin(定義 LED 連接到的引腳)const int ledPin = 4; // 4 對應於 GPIO 4
// setting PWM propertiesconst int freq = 5000; //定義 5000 Hz 的頻率(數值越大時間越長)const int ledChannel = 0; //選擇通道 0 來生成信號const int resolution = 8; //將分辨率設置為 8 位 void setup(){ //定義的屬性配置 LED PWM ledcSetup() 接受 ledChannel、頻率和分辨率作為參數的函數 ledcSetup(ledChannel, freq, resolution); // 接受您想要獲取信號的 GPIO 以及生成信號的通道作為參數的函數 ledcAttachPin(ledPin, ledChannel);} void loop(){ // 在循環中，您將在 0 和 255 之間改變佔空比以增加 LED 亮度 for(int dutyCycle = 0; dutyCycle <= 255; dutyCycle++){ //透過 PWM 改變 LED 亮度 ledcWrite(ledChannel, dutyCycle); delay(15); }
// 降低 LED 亮度在 255 和 0 之間降低亮度 for(int dutyCycle = 255; dutyCycle >= 0; dutyCycle--){ // 透過 PWM 改變 LED 亮度 ledcWrite(ledChannel, dutyCycle); delay(15); }}

進階控制

在不同的 GPIO 上獲得相同的信號

// LED 引腳數量const int ledPin = 4; // 4 對應於 GPIO 4const int ledPin2 = 0; // 0 對應於 GPIO 0const int ledPin3 = 2; // 2 對應於 GPIO 2
// 設定 PWM 屬性const int freq = 5000;const int ledChannel = 0;const int resolution = 8; void setup(){ // 配置 LED PWM 功能 ledcSetup(ledChannel, freq, resolution); // 將通道連接到要控制的GPIO ledcAttachPin(ledPin, ledChannel); ledcAttachPin(ledPin2, ledChannel); ledcAttachPin(ledPin3, ledChannel);} void loop(){ // 增加LED亮度 for(int dutyCycle = 0; dutyCycle <= 255; dutyCycle++){ // 透過 PWM 改變 LED 亮度 ledcWrite(ledChannel, dutyCycle); delay(15); }
//降低 LED 亮度 for(int dutyCycle = 255; dutyCycle >= 0; dutyCycle--){ // 透過 PWM 改變 LED 亮度 ledcWrite(ledChannel, dutyCycle); delay(15); }}

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