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ESP32 PWM
ESP32 PWM
脉宽调制（PWM）
脉冲宽度调制（PWM）是一种创建可控制的波形数字信号以用于各种应用的技术。在不同的微控制器设备中实现硬件PWM的设计有不同的变化。但是它们在最终输出和用法方面基本上是相同的。
PWM内部硬件以及PWM如何工作？
这是典型PWM外设的通用硬件图。
如上图所示，PWM信号发生器的主要组件是定时器模块。计时器由来自主系统时钟的时钟信号提供时钟。并且它在每个时钟周期从0开始计数，并递增1。
当定时器递增计数时，其值正由两个比较器进行比较。如果达到占空比寄存器的值，则会生成一个匹配信号，该信号会复位引脚状态，使其变为LOW。定时器将继续计数直到达到周期寄存器的值，然后另一个比较器将产生一个匹配信号，该信号将PWM引脚设置为高电平状态。计时器返回到0，重复该过程，依此类推！
PWM信号属性
典型的PWM信号具有以下属性，我们可以通过对微控制器的PWM外设的寄存器进行编程来控制它们。例如PWM频率，PWM分辨率和PWM占空比。通过更改PWM的占空比参数，脉冲的宽度也会发生变化。因此，波形的平均电压也会发生变化，这会产生某种可控的模拟输出（不完全是）。
PWM频率仅为1 / T，其中T是每个周期的周期。您可以根据要控制的频率将频率设置为所需的任何值。在以后的教程中，我们将对此进行更深入的研究，但是现在，我们希望对LED进行调光。因此，对于该应用，1kHz的PWM频率就足够了。
最后一个PWM参数，分辨率是衡量我们可以控制多少个离散占空比的指标。查看上面的GIF图像，您会注意到PWM占空比在每个级别上都增加了10％。因此，占空比的总控制离散级别为10个级别。PWM分辨率= log2（Num_of_Levels）= log2（10）= 3.3位。
将分辨率设置为8位将使我们的总占空比等级= 2 n，其中n是分辨率（以位为单位）。因此，占空比整个范围为2 8 = 256级。因此，占空比值范围为[0 – 255]。分辨率越高，控制占空比越精细。
ESP32硬件PWM
在本部分中，我将为您介绍ESP32 LED PWM外设的硬件功能，它的工作方式以及它具有什么样的功能。因此，您可以根据自己的特定应用程序需求以有效的方式使用它。
ESP32 PWM引脚
ESP32 PWM硬件有16个不同的通道，而不是管脚。您可以将这些通道中的任何一个分配给所需的任何GPIO引脚。但是它必须具有输出驱动器，或者换句话说，它应该能够作为输出引脚工作。
在我们的ESP32开发板上，除4个引脚外，所有GPIO引脚均可配置为以输出模式运行。这些引脚仅用于输入，因此它们不支持PWM功能。您可以避免使用这些别针，并且可以自由使用其他任何别针。
请参考此ESP32 devkit开发板引脚图。
（如果不清楚，请右键单击并在新标签页中将其打开以查看大图）
ESP32 PWM通道
ESP32 PWM控制器主要用于控制LED的强度，尽管它也可以用于生成其他目的的PWM信号。它具有16个通道，可以生成独立的PWM波形。
ESP32 PWM控制器有8个高速通道和8个低速通道，总共有16个通道。根据速度将它们分为两组。每个组有4个计时器/ 8个通道。这意味着每两个通道共享一个相同的计时器。因此，我们无法独立控制每对通道的PWM频率。
这是数据手册中的ESP32 PWM硬件图。
因此，这意味着我们有16个通道可以独立控制其PWM占空比。但是频率必须在路由到同一计时器的每对通道之间共享。如果您需要8个以上具有不同频率的不同PWM信号，则应考虑寻找外部解决方案（例如I2C PWM控制器IC）。
您可以使用ESP32 PWM引脚来控制许多设备，从小型LED到使用MOSFET驱动器以及类似功能的大功率电机。在本节中，我将逐步介绍如何配置和控制PWM输出引脚。
步骤1 –确定要使用的[0 – 15] PWM通道。
步骤2 –决定将GPIO引脚路由到此PWM Ch信号。
步骤3 –使用此功能将该PWM Ch分配给选定的GPIO引脚。
步骤4 –确定所选通道[1Bit – 16Bits]所需的PWM分辨率。将分辨率设置为8Bits，可以得到一个占空比范围[0 – 255]。将其设置为10Bits时，范围为[0 – 1023]。等等！
步骤5 –确定所选通道所需的PWM频率。它可以是任何东西，但对于我们的LED调光示例，我们将其设置为1kHz或（1000Hz）。
步骤6 –使用此功能以选定的频率和分辨率配置此PWM通道。
ledcSetup （PWM_Ch，PWM_Freq，PWM_Res ）;
步骤7 –现在，您可以使用下面的此功能通过更改占空比来控制此PWM引脚。
ledcWrite （PWM_Ch，DutyCycle ）;