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ESP32-C3 入门教程 基础篇(七、LEDC — LED PWM 控制器)

作者:矜辰所致
  • 2022 年 9 月 22 日
    江苏
  • 本文字数:2409 字

    阅读完需:约 8 分钟

ESP32-C3入门教程 基础篇(七、LEDC — LED PWM 控制器)
测试第7课,补一补基本的PWM控制器的测试。说明一下,ESP32-C3没有MCPWM硬件,所以测试只有LEDPWM,如果想用ESP32-C3控制电机,可以考虑使用 RMT,后期有机会测试一下
复制代码

前言


基本的 PWM 控制器测试。


测试使用的开发板:

自己画一块 ESP32-C3 的开发板(第一次使用立创 EDA)(PCB 到手)

https://xie.infoq.cn/article/30387388381a0d915b2494f91

测试使用的开发环境:

ESP32-C3 VScode 开发环境搭建(基于乐鑫官方 ESP-IDF——Windows 和 Ubuntu 双环境)

https://xie.infoq.cn/article/5b639e112cabba00cc1b8941a

基础篇系列相关博文:

ESP32-C3 入门教程 基础篇(一、ADC 采样)

https://xie.infoq.cn/article/78eff739dd2ed4971f445272a

ESP32-C3 入门教程 基础篇(二、GPIO 中断、按键驱动测试)

https://xie.infoq.cn/article/7d090d74fb0a9449986954810

ESP32-C3 入门教程 基础篇(三、UART 模块 — 与 Enocean 无线模块串口通信)

https://xie.infoq.cn/article/55d8a9cbd211b4d99b53935ee

ESP32-C3 入门教程 基础篇(四、I2C 总线 — 与 SHT21 温湿度传感器通讯)

https://xie.infoq.cn/article/75a22c7d3499c2d5428f726e8

ESP32-C3 入门教程 基础篇(五、RMT 应用 — 控制 SK6812 全彩 RGB 灯)

https://xie.infoq.cn/article/375c5cc5c6790b56117d0232e

ESP32-C3 入门教程 基础篇(六、TIMG 硬件定时器 与 软件定时器)

https://xie.infoq.cn/article/73df8f33be9917bfb833f40c4


1、LED PWM 控制器基础介绍

1.1 基本介绍

对于 ESP32-C3 通用定时器的介绍,乐鑫的官网的说明链接如下:


乐鑫官方ESP32-C3 LED PWM部分说明


ESP32­C3 技术参考手册 在第 26 章: LED PWM 控制器(LEDC)



PWM 的基础知识不过多介绍,用一张资料中的截图表示:



关于 PWM 的渐变,是通过改变Lpointn的值,开启了占空比渐变,Lpointn的值会在计数器溢出固定次数后(可配置)递增或递减(可配置),渐变值也可以配置:


1.2 使用步骤

老子样子,看一下 PWM 的使用步骤,根据示例代码分析一下就可以测试了:



1、配置定时器,使用 ledc_timer_config函数,参数为ledc_timer_config_t结构体:



在示例中,有如下配置:


注意:PWM 频率越高,占空比分辨率越低,反之则越高。对应关系如下:


2、配置通道ledc_channel_config,参数为ledc_channel_config_t结构体:


在示例中,有如下配置,选取一个通道为例 :


注意一下,ESP32-C3 只有 6 个通道:


3、完成上述配置后,就可以通过对应的操作控制 LED 渐变,这里可以使用软件,也可以使用硬件,硬件渐变不需要额外的干涉,使用ledc_fade_func_install(0);使能即可:


在示例程序中的代码如下:


2、LED PWM 示例测试

在官方例程中,我们参考的示例程序为ledc


2.1 基础测试

对于官方的例程,使用到了 4 路输出,但是我们的板子上并没有这么多 IO 用于控制 LED 灯,而且例程使用了一些宏定义,所以针对我们的板子上只有一个 LED 的 IO 口 GPIO1 ,只有一个 LED 灯,我们把例程改简单点,也更加直观, 下面直接上修改的代码:


void app_main(void){    ledc_timer_config_t ledc_timer = {        .duty_resolution = LEDC_TIMER_13_BIT, // resolution of PWM duty        .freq_hz = 5000,                      // frequency of PWM signal        .speed_mode = LEDC_LOW_SPEED_MODE,           // timer mode        .timer_num = LEDC_TIMER_0,            // timer index        .clk_cfg = LEDC_AUTO_CLK,              // Auto select the source clock    };    ledc_timer_config(&ledc_timer);
ledc_channel_config_t ledc_channel= { .channel = LEDC_CHANNEL_1, .duty = 0, .gpio_num = 1, .speed_mode = LEDC_LOW_SPEED_MODE, .hpoint = 0, .timer_sel = LEDC_TIMER_0 }; ledc_channel_config(&ledc_channel); // Initialize fade service. ledc_fade_func_install(0);
while (1) { ledc_set_fade_with_time(ledc_channel.speed_mode,ledc_channel.channel, 8000, 3000); ledc_fade_start(ledc_channel.speed_mode,ledc_channel.channel, LEDC_FADE_NO_WAIT); vTaskDelay(3000 / portTICK_PERIOD_MS); }}
复制代码


上面的例子是一个通道输出,一个 LED 灯,初始化的时候占空比为 0,起初 LED 灯是最亮的,然后目标占空比为 8000(分辨率为LEDC_TIMER_13_BIT,最大值 8192),设置在 3000ms 内完成渐变。


上面的例子烧录后,可以看到 LED 灯在 3s 内由亮变暗,不会熄灭,需要设置为 8192 才会完全灭。


只是上面只会执行一次,那么需要每次都由亮便变灭,就需要在渐变前,把占空比设置为 0,如下:



根据上面的测试,所以一个完成的呼吸灯程序,应该是下面这样的:


2.2 ESP32-C3 与 ESP32 LEDC 的区别

为什么区别放在这里,因为这些区别都是通过示例代码测试,自己修改配置和看底层驱动判断过的。

2.2.1 通道数量

在前面基础介绍中有提到过,ESP32-C3 的 PWM 通道只有 6 个,ESP32 是 8 个。这个在 ESP32­C3 技术参考手册 中也有提到。

2.2.2 速度模式

在示例原本的程序中,我们看到如果是使用 ESP32-C3,都是使用的LEDC_LOW_SPEED_MODE低速模式,我们可以看到ledc_mode_t结构体的定义:



在官网介绍的时候提到过 高速模式:



但是在 ESP32­C3 技术参考手册 中没有关于高速模式的说明(我没有找到= =!),然后测试过程我试着把速度模式设置为高速:


.speed_mode = LEDC_HIGH_SPEED_MODE,           // timer mode
复制代码


确实是报错了。基本说明 ESP32-C3 的 PWM 不支持高速模式


然后在 ESP32 芯片的配置文件下是能够找到定义,他确实可以使用高速通道(通过代码判断是因为代码驱动是官方提供的,肯定是根据芯片手册来写的驱动):


在 ESP32-C3 配置文件下没有相关宏定义:


2.2.3 分辨率

对于分辨率结构体ledc_timer_bit_t,不同芯片也有不同支持的分辨率:


对于目前我们使用的 ESP32-C3 而言,最大只能支持到 14 位:


而 ESP32 能够支持到 20 位:


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