OVMS3-idf/docs/zh_CN/api-reference/peripherals/ledc.rst

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LED PWM 控制器
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:link_to_translation:`en:[English]`
概述
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LED PWM 控制器主要用于控制 LED也可产生 PWM 信号用于其他设备的控制。该控制器有 8 路高速通道和 8 路低速通道,可以产生独立的波形来驱动 RGB LED 设备等。
LED PWM 控制器的高速通道和低速通道均支持硬件渐变功能,可在无需 CPU 干预的情况下自动改变 PWM 信号的占空比,也可由软件改变 PWM 信号的占空比,实现亮度和颜色渐变。此外,低速通道在 Sleep 模式下仍可运行。
功能概览
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要让指定 LED PWM 控制器 :ref:`高速模式或低速模式 <ledc-api-high_low_speed_mode>` 通道运行,需进行如下配置:
1. :ref:`ledc-api-configure-timer` 指定 PWM 信号的频率和占空比分辨率。
2. :ref:`ledc-api-configure-channel` 绑定定时器和输出 PWM 信号的 GPIO。
3. :ref:`ledc-api-change-pwm-signal` 输出 PWM 信号来驱动 LED。可通过软件控制或使用硬件渐变功能来改变 LED 的亮度。
.. figure:: ../../../_static/ledc-api-settings.jpg
:align: center
:alt: Key Settings of LED PWM Controller's API
:figclass: align-center
配置 LED PWM 控制器的关键 API
.. _ledc-api-configure-timer:
配置定时器
^^^^^^^^^^^^^^^
要设置定时器,可调用函数 :cpp:func:`ledc_timer_config`,并将包括如下配置参数的数据结构 :cpp:type:`ledc_timer_config_t` 传递给该函数:
- 定时器索引 :cpp:type:`ledc_timer_t`
- 速度模式 :cpp:type:`ledc_mode_t`
- PWM 信号频率
- PWM 占空比分辨率
频率和占空比分辨率相互关联。PWM 频率越高,占空比分辨率越低,反之则越高。使用该 API 用于除改变 LED 亮度以外的其他目的时,这一点很重要。更多信息详见 :ref:`ledc-api-supported-range-frequency-duty-resolution` 一节。
.. _ledc-api-configure-channel:
配置通道
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定时器设置好后,请配置选定的通道(:cpp:type:`ledc_channel_t` 之一)。配置通道需调用函数 :cpp:func:`ledc_channel_config`
通道的配置与定时器设置类似,需向通道配置函数传递包括通道配置参数的结构 :cpp:type:`ledc_channel_config_t`
此时,通道会按照 :cpp:type:`ledc_channel_config_t` 的配置,在绑定的 GPIO 上输出具有指定频率和占空比的 PWM 信号。在通道工作过程中,可以随时通过调用函数 :cpp:func:`ledc_stop` 将其暂停。
.. _ledc-api-change-pwm-signal:
改变 PWM 信号
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通道开始运行、生成具有恒定占空比和频率的 PWM 信号之后,有几种方式可以改变该信号。驱动 LED 时,主要通过改变占空比来变化光线亮度。
以下两节介绍了如何使用软件和硬件改变占空比。如有需要PWM 信号的频率也可更改,详见 :ref:`ledc-api-change-pwm-frequency` 一节。
使用软件改变 PWM 占空比
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调用函数 :cpp:func:`ledc_set_duty` 可以设置新的占空比。之后,调用函数 :cpp:func:`ledc_update_duty` 使新配置生效。要查看当前的占空比,可使用 ``_get_`` 函数 :cpp:func:`ledc_get_duty`
另外一种设置占空比和其他通道参数的方式是调用 :ref:`ledc-api-configure-channel` 一节提到的函数 :cpp:func:`ledc_channel_config`
传递给函数的占空比数值范围取决于选定的 ``duty_resolution``,应为 ``0````(2 ** duty_resolution) - 1``。例如,如选定的占空比分辨率为 10则占空比的数值范围为 0 至 1023。此时分辨率为 ~0.1%。
使用硬件渐变改变 PWM 占空比
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LED PWM 控制器硬件可逐渐改变占空比的数值。要使用此功能,需用函数 :cpp:func:`ledc_fade_func_install` 使能渐变,之后用下列可用渐变函数之一配置:
* :cpp:func:`ledc_set_fade_with_time`
* :cpp:func:`ledc_set_fade_with_step`
* :cpp:func:`ledc_set_fade`
最后用 :cpp:func:`ledc_fade_start` 开启渐变。
如不需要渐变和渐变中断,可用函数 :cpp:func:`ledc_fade_func_uninstall` 关闭。
.. _ledc-api-change-pwm-frequency:
改变 PWM 频率
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LED PWM 控制器 API 有多种方式即时改变 PWM 频率:
* 通过调用函数 :cpp:func:`ledc_set_freq` 设置频率。可用函数 :cpp:func:`ledc_get_freq` 查看当前频率。
* 通过调用函数 :cpp:func:`ledc_bind_channel_timer` 改变频率和占空比分辨率,将其他定时器与通道相连。
* 通过调用函数 :cpp:func:`ledc_channel_config` 改变通道的定时器。
控制 PWM 的更多方式
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要改变 PWM 设置,可使用低电平定时器的特定功能:
* :cpp:func:`ledc_timer_set`
* :cpp:func:`ledc_timer_rst`
* :cpp:func:`ledc_timer_pause`
* :cpp:func:`ledc_timer_resume`
前两个功能可通过函数 :cpp:func:`ledc_channel_config` 在后台运行,在定时器配置后启动。
使用中断
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配置 LED PWM 控制器通道时,可在 :cpp:type:`ledc_channel_config_t` 中选取参数 :cpp:type:`ledc_intr_type_t` ,在渐变完成时触发中断。
要注册处理程序来处理中断,可调用函数 :cpp:func:`ledc_isr_register`
.. _ledc-api-high_low_speed_mode:
LED PWM 控制器高速和低速模式
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LED PWM 控制器有 8 个可用定时器和 16 路通道,其中有一半专以高速模式运行,另一半则以低速模式运行。要选取高速或低速定时器或通道,可借助所调用函数中的参数 :cpp:type:`ledc_mode_t`
高速模式的优点是可平稳地改变定时器设置。也就是说高速模式下如定时器设置改变此变更会自动应用于定时器的下一次溢出中断。而更新低速定时器时设置变更应由软件显式触发。LED PWM 驱动器在后台更改设置,比如在调用函数 :cpp:func:`ledc_timer_config`:cpp:func:`ledc_timer_set` 时。
更多关于速度模式的详细信息请参阅 `ESP32 技术参考手册 <https://espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32_technical_reference_manual_cn.pdf>`_ (PDF)。注意,该手册中提到的支持 ``SLOW_CLOCK`` 暂不适用于 LED PWM 驱动器。
.. _ledc-api-supported-range-frequency-duty-resolution:
频率和占空比分辨率支持范围
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LED PWM 控制器主要用于驱动 LED。该控制器 PWM 占空比设置的分辨率范围较广。比如PWM 频率为 5 kHz 时,占空比分辨率最大可为 13 位。这意味着占空比可为 0 至 100% 之间的任意值,分辨率为 ~0.012%2 ** 13 = 8192 LED 亮度的离散电平)。
LED PWM 控制器可用于生成频率较高的信号,足以为数码相机模组等其他设备计时。此时,最大频率可为 40 MHz占空比分辨率为 1 位。也就是说,占空比固定为 50%,无法调整。
LED PWM 控制器 API 可在设定的频率和占空比分辨率超过 LED PWM 控制器硬件范围时报错。例如,试图将频率设置为 20 MHz、占空比分辨率设置为 3 位时,串行端口监视器上会报告如下错误:
.. highlight:: none
::
E (196) ledc: requested frequency and duty resolution cannot be achieved, try reducing freq_hz or duty_resolution. div_param=128
此时,占空比分辨率或频率必须降低。比如,将占空比分辨率设置为 2 会解决这一问题,让占空比设置为 25% 的倍数,即 25%、50% 或 75%。
如设置的频率和占空比分辨率低于所支持的最低值LED PWM 驱动器也会反映并报告,如:
::
E (196) ledc: requested frequency and duty resolution cannot be achieved, try increasing freq_hz or duty_resolution. div_param=128000000
占空比分辨率通常用 :cpp:type:`ledc_timer_bit_t` 设置,范围是 10 至 15位。如需较低的占空比分辨率上至 10下至 1可直接输入相应数值。
应用实例
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LED PWM 改变占空比和渐变控制的实例请参照 :example:`peripherals/ledc`
API 参考
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.. include-build-file:: inc/ledc.inc