[esp32教程] 4、LEDC使用

0、前期准备

1、参考上一篇文章搭建好esp32环境

2、准备好一块esp32开发开发板（本作者使用了esp32c3作为开发平台）

1、知识储备

1.1 概述

​ LEDC是乐鑫公司专门开发，通过PWM来控制LED，具有软件控制占空比以及硬件自动控制占空比的方式。同时据说也可以用来控制电机。

1.2 功能架构

LEDC有4个定时器可以独立配置，定时器时钟来源有三个时钟源，分别是：APB_CLK、RC_FAST_CLK 和 XTAL_CLK。

架构图如下所示：

1.3 LEDC配置流程介绍

LEDC的配置流程可分为以下3步

1、定时器配置：设置PWM 频率和占空比分辨率（位数）

2、通道配置：设置定时器通道以及PWM的输出引脚

3、 修改占空比

1、定时器配置

定时器的配置主要是给 ledc_timer_config_t 结构体赋值，然后通过ledc_timer_config函数进行对定时器设置

以下对ledc_timer_config_t 结构体进行说明

typedef struct {
    ledc_mode_t speed_mode; // ledc速度模式：LEDC_HIGH_SPEED_MODE和LEDC_LOW_SPEED_MODE
    union {
        ledc_timer_bit_t duty_resolution; //占空比的分分辨率
        ledc_timer_bit_t bit_num __attribute__((deprecated)); //esp-idf 3.1以上已经使用该参数
    };
    ledc_timer_t  timer_num; //定时器编号
    uint32_t freq_hz; //pwm频率
    ledc_clk_cfg_t clk_cfg; //时钟源：
} ledc_timer_config_t;

例子:

// 定时器配置
ledc_timer_config_t ledcTimerConfig = {
    .speed_mode = LEDC_LOW_SPEED_MODE,
    .duty_resolution = LEDC_TIMER_13_BIT,
    .clk_cfg = LEDC_AUTO_CLK,
    .freq_hz = 5000,
    .timer_num = LEDC_TIMER_0,
};
ledc_timer_config(&ledcTimerConfig);

2、通道配置

通道的配置主要是给 ledc_channel_config_t 结构体赋值，然后通过ledc_channel_config函数进行通道设置。

以下对ledc_channel_config_t 结构体进行说明

typedef struct {
    int gpio_num;//输出pwm的gpio口
    ledc_mode_t speed_mode// ledc速度模式：LEDC_HIGH_SPEED_MODE和LEDC_LOW_SPEED_MODE
    ledc_channel_t channel; // ledc的输出通道：
    ledc_intr_type_t intr_type; //是否使能中断，如果使能中断之后,需要使用ledc_isr_register函数，进行中断注册，在渐变完成之后，就会调用中断函数
    ledc_timer_t timer_sel;//设置使用哪一个定时器，需要和ledc_timer_config_t配置的一致
    uint32_t duty;//占空比
    int hpoint;//上升沿出现的位置，一般设置为0，最大值为0xfffff
    struct {
        unsigned int output_invert: 1;//电平是否翻转，1：0- >1, 0:1- >0
    } flags;

} ledc_channel_config_t;

例子:

// 通道配置
ledc_channel_config_t ledcChannelConfig = {
    .gpio_num = GPIO_NUM_14,
    .speed_mode = LEDC_LOW_SPEED_MODE,
    .channel = LEDC_CHANNEL_0,
    .intr_type = LEDC_INTR_DISABLE,
    .timer_sel = LEDC_TIMER_0,
    .duty = 0,
    .hpoint = 0,
    .flags.output_invert = 0,
};
ledc_channel_config(&ledcChannelConfig);

3、 修改占空比

ledc占空比可以通过，软件和硬件两个方式进行设置。

软件方式：主要涉及了ledc_set_duty和ledc_update_duty两个函数，其中

ledc_set_duty：用来设置占空比

ledc_update_duty：使设置生效，

函数参数说明如下：

esp_err_t ledc_set_duty(ledc_mode_t speed_mode, ledc_channel_t channel, uint32_t duty)；
//参数：speed_mode：ledc速度模式，要和ledc_channel_config_t的speed_mode保持一致
//     channel：通道，要和ledc_channel_config_t的channel保持一致
//     duty：占空比，取值范围：0 ~ (2^duty_resolution) - 1
    
esp_err_t ledc_update_duty(ledc_mode_t speed_mode, ledc_channel_t channel);
//参数：speed_mode：ledc速度模式，要和ledc_channel_config_t的speed_mode保持一致
//     channel：通道，要和ledc_channel_config_t的channel保持一致

硬件方式：主要涉及到了ledc_fade_func_install、ledc_set_fade_with_step、ledc_set_fade_with_time和ledc_fade_start几个函数，其中

ledc_fade_func_install：用来使能硬件，使得硬件能够改变占空比，

ledc_set_fade_with_step：用于设置渐变的步长

ledc_set_fade_with_time：用于设置渐变到某一个值，一般ledc_set_fade_with_step和ledc_set_fade_with_time使用其中一个即可

ledc_fade_start：开始渐变

（注意：ledc_set_fade_with_time和ledc_fade_start不是线程安全的，不要在不同的任务中同时调用这些函数来控制一个ledc通道，API的线程安全版本是ledc_set_fade_step_and_start）

函数参数说明如下：

esp_err_t ledc_fade_func_install(int intr_alloc_flags);
//参数：intr_alloc_flags：用于分配中断的标志，一般填0即可

esp_err_t ledc_set_fade_with_step(ledc_mode_t speed_mode, ledc_channel_t channel, uint32_t target_duty, uint32_t scale, uint32_t cycle_num);
// 参数 ：speed_mode：ledc速度模式，要和ledc_channel_config_t的speed_mode保持一致
//     channel：通道，要和ledc_channel_config_t的channel保持一致
//     target_duty: 目标占空比，取值范围：0 ~ (2^duty_resolution) - 1
//     scale：控制增加或减少步长比例。
//     cycle_num：每cycle_num个周期增加或减少占空比

esp_err_t ledc_set_fade_with_time(ledc_mode_t speed_mode, ledc_channel_t channel, uint32_t target_duty, int max_fade_time_ms);
// 参数 ：speed_mode：ledc速度模式，要和ledc_channel_config_t的speed_mode保持一致
//     channel：通道，要和ledc_channel_config_t的channel保持一致
//     target_duty: 目标占空比，取值范围：0 ~ (2^duty_resolution) - 1
//     max_fade_time_ms：减到目标占空比花费的时间

esp_err_t ledc_fade_start(ledc_mode_t speed_mode, ledc_channel_t channel, ledc_fade_mode_t fade_mode);
// 参数 ：speed_mode：ledc速度模式，要和ledc_channel_config_t的speed_mode保持一致
//     channel：通道，要和ledc_channel_config_t的channel保持一致
//     fade_mode: 渐变模式，阻塞（LEDC_FADE_WAIT_DONE）和非阻塞（LEDC_FADE_NO_WAIT）

2、新建工程

idf.py create-project project_led # 新建工程
cd project_led
idf.py set-target esp32c3 # 设置工程使用的芯片

2、查看原理图确定按键控制引脚

3、编写程序

本例子是使用软件，配置占空比方式，有兴趣的小伙伴可以尝试使用硬件方式

#include 

#include 
#include 

#include 

void app_main(void) {
    // 定时器配置
    ledc_timer_config_t ledcTimerConfig = {
        .speed_mode = LEDC_LOW_SPEED_MODE,
        .duty_resolution = LEDC_TIMER_13_BIT,
        .clk_cfg = LEDC_AUTO_CLK,
        .freq_hz = 5000,
        .timer_num = LEDC_TIMER_0,
    };
    ledc_timer_config(&ledcTimerConfig);

    // 通道配置
    ledc_channel_config_t ledcChannelConfig = {
        .gpio_num = GPIO_NUM_5,
        .speed_mode = LEDC_LOW_SPEED_MODE,
        .channel = LEDC_CHANNEL_0,
        .intr_type = LEDC_INTR_DISABLE,
        .timer_sel = LEDC_TIMER_0,
        .duty = 0,
        .hpoint = 0,
        .flags.output_invert = 0,
    };
    ledc_channel_config(&ledcChannelConfig);

    float duty_num = 0;
    int der = 1;
    while (pdTRUE) {
        ledc_set_duty(LEDC_LOW_SPEED_MODE,LEDC_CHANNEL_0,(int)(8191*(duty_num/200)));
        ledc_update_duty(LEDC_LOW_SPEED_MODE,LEDC_CHANNEL_0);
        if(duty_num  == 200)
            der = 0;
        else if(duty_num  == 0)
            der = 1;
        if (der == 1)
            duty_num +=1;
        else
            duty_num -=1;
        vTaskDelay(10/portTICK_PERIOD_MS);

    }
}

4、编译下载

#编译
idf.py build
#烧录以及查看日志，使用ctrl+] 可以退出监视窗口
idf.py -p /dev/ttyUSB0 flash monitor

审核编辑：汤梓红