今天我們來玩兒PWM。

概述

脈寬調制（PWM）是一種可以自由控制的產生可控數字信號波形的技術，說直白一點就是占空比不同的數字信號，下面用一幅圖簡單介紹一下微控制器實現PWM的原理：

我們以STM32內部的定時器講一講原理，如上圖，當TIMER向上計時時，計數值會跟比較通道的CCR去比較，如果低于比較值，通道輸出高電平，高于比較值，則輸出低電平，這個只是打個比方，具體輸出什么可以自由配置。到設置的最大值之后，重新從0開始計時，如此不停的循環，就產生了PWM信號了。我們如果控制不同的占空比，就可以控制輸出的平均電壓，也就可以控制燈的亮度了。

ESP32 不同于普通的PWM，它這里叫LED PWM，主要用于控制LED的亮度與顏色，當然，也可以用于其它用途，一共有16路通道，8路高速8低速，這16路通道可以分配給任意一個IO（某些只有輸入功能的除外）。

16個通道，根據速度分，分為兩組，每組有4個定時器對應8個通道，兩個通道共享一個定時器，所以，最多能輸出8個不同頻率的PWM。

硬件

PWM輸出引腳可以分配給任意一個IO，如下圖所示，紅框內的為可配置PWM的引腳，GPIO34-35，GPIO36，GPIO39除外。

軟件

分配通道到GPIO引腳

確定好要使用的PWM通道PWM_Ch，綁定到GPIO_Pin。

ledcAttachPin(GPIO_Pin, PWM_Ch);

頻率，分辨率設置

配置選擇通道的PWM頻率，分辨率可以設置1位到16位，比如我們設置成8位，占空比范圍就是0-255，設置成10位，就是0-1023這樣，函數也很簡單。

/*
* PWM_Ch   PWM通道 0-15
* PWM_Freq PWM頻率 
* PWM_Res  PWM分辨率 1-16
* */
ledcSetup(PWM_Ch, PWM_Freq, PWM_Res);;

設置占空比

直接寫入對應占空比即可在對應IO上輸出PWM。

ledcWrite(PWM_Ch, DutyCycle);

完整程序

#define LED_GPIO   4
#define PWM1_Ch    0
#define PWM1_Res   10
#define PWM1_Freq  1000
 
int PWM1_DutyCycle = 0;
 
void setup()
{
  ledcAttachPin(LED_GPIO, PWM1_Ch);
  ledcSetup(PWM1_Ch, PWM1_Freq, PWM1_Res);
}
 
void loop()
{
  while(PWM1_DutyCycle < 1023)
  {
    ledcWrite(PWM1_Ch, PWM1_DutyCycle++);
    delay(10);
  }
  while(PWM1_DutyCycle > 0)
  {
    ledcWrite(PWM1_Ch, PWM1_DutyCycle--);
    delay(10);
  }
}

我們這里使用1kHz的PWM頻率，將PWM通道0綁定到GPIO4，選擇10位的分辨率，我們可以看下視頻，PWM變化還是非常絲滑的。然后在主循環中將占空比逐漸從最小到最大，再從最大到最小，一直循環。

對于ESP32，還有專門用于電機控制的脈寬調制器PWM，后面我們項目中再細說，整體來說使用還是非常簡單的，大家快去試一試吧！