ESP32C3 LEDC_PWM

LEDC_PWM

   LED 控制器 (LEDC) 主要用于控制 LED，也可产生 PWM 信号用于其他设备的控制,ESP32C3有 6 路通道。设置 LEDC 通道分三步完成。与 ESP32 不同，ESP32-C3 仅支持设置通道为低速模式。

定时器配置 指定 PWM 信号的频率和占空比分辨率。

通道配置 绑定定时器和输出 PWM 信号的 GPIO。

改变 PWM 信号 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。另一个可选步骤是可以在渐变终端设置一个中断。

1、定时器配置

    设置定时器，可调用函数 ledc_timer_config()，配置参数的数据结构 ledc_timer_config_t 传递给该函数：

速度模式（值必须为 LEDC_LOW_SPEED_MODE）

定时器索引 ledc_timer_t

PWM 信号频率（Hz）

PWM 占空比分辨率

时钟源 ledc_clk_cfg_t

PWM 频率越高，占空比分辨率越低，反之亦然。

官方文档

https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/zh_CN/v5.0.1/esp32c3/api-reference/peripherals/ledc.html

ESP32-C3 LEDC 时钟源特性

APB_CLK--------80 MHz

RC_FAST_CLK---20 MHz

XTAL_CLK-------40 MHz

    如果 ESP32-C3 的定时器选用了RTCxM_CLK作为其时钟源，驱动会通过内部校准来得知这个时钟源的实际频率。这样确保了输出PWM信号频率的精准性。

ESP32-C3 的所有定时器共用一个时钟源。因此 ESP32-C3 不支持给不同的定时器配置不同的时钟源。

2、通道配置

    定时器设置好后，配置所需的通道（ledc_channel_t 之一）。配置通道需调用函数 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体 ledc_channel_config_t 。

此时，通道会按照 ledc_channel_config_t 的配置开始运作，并在选定的 GPIO 上生成由定时器设置指定的频率和占空比的 PWM 信号。在通道运作过程中，可以随时通过调用函数 ledc_stop() 将其暂停。

3、改变 PWM 信号

    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。

在 ESP32-C3 的 LED PWM 控制器中，所有的定时器和通道都只支持低速模式。

（1）使用软件改变 PWM 占空比

    调用函数 ledc_set_duty() 可以设置新的占空比。之后，调用函数 ledc_update_duty() 使新配置生效。要查看当前设置的占空比，可使用 get 函数 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 通道配置 一节提到的函数 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 至 (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%。

（2）使用硬件改变 PWM 占空比

    LED PWM 控制器硬件可逐渐改变占空比的数值,使用函数 ledc_fade_func_install() 使能渐变，之后用下列可用渐变函数之一配置：

ledc_set_fade_with_time() 在有限的时间内设置LEDC淡入淡出功能

ledc_set_fade_with_step() 设置LEDC淡入淡出功能

ledc_set_fade() 设置LEDC梯度，函数调用ledc_update_duty函数后，函数即可生效。

最后需要调用 ledc_fade_start() 开启渐变,中止一个正在运行中的渐变需要调用函数 ledc_fade_stop()。（此外，在使能渐变后，每个通道都可以额外通过调用 ledc_cb_register() 注册一个回调函数用以获得渐变完成的事件通知。回调函数的原型被定义在 ledc_cb_t。每个回调函数都应当返回一个布尔值给驱动的中断处理函数，用以表示是否有高优先级任务被其唤醒。由于驱动的中断处理函数被放在了 IRAM 中， 回调函数和其调用的函数也需要被放在 IRAM 中。 ledc_cb_register() 会检查回调函数及函数上下文的指针地址是否在正确的存储区域。

如不需要渐变和渐变中断，可用函数 ledc_fade_func_uninstall() 关闭。）

（3）改变 PWM 频率

    LED PWM 控制器 API 有多种方式即时改变 PWM 频率：调用函数 ledc_set_freq() 设置频率。 ledc_get_freq() 查看当前频率。调用函数 ledc_bind_channel_timer() 将其他定时器绑定到该通道来改变频率和占空比分辨率。

通过调用函数 ledc_channel_config() 改变通道的定时器。

4、程序实现

#include <stdio.h>
#include "sdkconfig.h"
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "esp_log.h"
#include "driver/gpio.h"
#include "led_strip.h"
#include "driver/ledc.h"
#include "esp_timer.h"
#include "esp_err.h"

/*函数声明*/
void Led_gpio_init(void);
static void ledc_init(void);
void Breath_Blink(void);

/*
 * @brief LEDC PWM
 *
 */
static void ledc_init(void)
{
   //LEDC PWM 定时器结构体配置 ledc_timer
    ledc_timer_config_t ledc_timer = {
    .speed_mode       = LEDC_LOW_SPEED_MODE, //定时器模式  低速
    .timer_num        = LEDC_TIMER_0,        //设置定时器源0（0-3）
    .duty_resolution  = LEDC_TIMER_13_BIT,   //将占空比分辨率设置为 13 位  (1-15)
    .freq_hz          = 1000,                //将pwm输出频率设置   1kHz
    .clk_cfg          = LEDC_AUTO_CLK        //配置LEDC时钟源，自动选择
    };
    ESP_ERROR_CHECK(ledc_timer_config(&ledc_timer));//配置LEDC定时器

    //LEDC PWM 通道结构体配置  ledc_channel
    ledc_channel_config_t ledc_channel = {
        .speed_mode     = LEDC_LOW_SPEED_MODE,
        .channel        = LEDC_CHANNEL_0,    //通道0
        .timer_sel      = LEDC_TIMER_0,
        .intr_type      = LEDC_INTR_DISABLE, //失能LEDC中断
        .gpio_num       = 12, //输出GPIO12
        .duty           = 0,  //将占空比设置为 0%
        .hpoint         = 0   //LEDC通道的hpoint，最大值为0xfffff
    };
    ESP_ERROR_CHECK(ledc_channel_config(&ledc_channel));
}

/*
 * @brief 呼吸效果 渐亮到渐灭
 *
 */
void Breath_Blink(void)
{
    // 初始化淡入淡出服务
    ledc_fade_func_install(0);    // 注册LEDC服务，在调用前使用，参数是作为是否允许中断

    //参数：指定速度模式  LEDC通道  衰落的目标占空比 衰落的最长时间（ms）
    ledc_set_fade_with_time(LEDC_MODE,LEDC_CHANNEL, 8192,500);//在有限的时间内设置LEDC淡入功能
    //参数：指定速度模式  LEDC通道  淡入淡出功能
    ledc_fade_start(LEDC_MODE,LEDC_CHANNEL, LEDC_FADE_NO_WAIT);//开始LEDC衰落

    vTaskDelay(200);

    ledc_set_fade_with_time(LEDC_MODE,LEDC_CHANNEL, 0,500);
    ledc_fade_start(LEDC_MODE,LEDC_CHANNEL, LEDC_FADE_NO_WAIT);
}

int main()
{

  Led_gpio_init();
  ledc_init();

  while(1)
  {
    Breath_Blink();
    vTaskDelay(1);//延时10ms，一个时间片
  }
}

5、效果

视频：【ESP32C3 LEDC PWM呼吸灯-哔哩哔哩】 https://b23.tv/p3rfUdZ