[4] ESP32 - Konfiguracja PWM

W tym poście przedstawię w jaki sposób skonfigurować PWM dla ESP32.

[Źródło: www.banggood.com]

Opis:

Kontroler PWM może wygenerować do 16 kanałów. Do każdego z nich można osobno wygenerować sygnał o podanym okresie i wypełnieniu. Układ działa na 80 MHz zegarze APB. Osiem z nich może wykorzystywać 8 MHz oscylator. Każdy z kanałów może być konfigurowalny z 20 bitowego timera z ustawianym zakresem odliczania. Dokładność obliczeń wykonana jest na 16 bitach z 1ms okresem.

Programowanie:

Przedstawiony kod testowałem na dwóch wyprowadzeniach (GPIO19 oraz GPIO16) jednak powinien on działać bez problemu na innych wyprowadzeniach. Spowodowane jest to tym, ze można jego wyprowadzenia jak i kanały PWM bezpośrednio przerzucać pomiędzy pinami.

Program poniżej pozwala na uruchomienie wybranych timerów wraz z wybranym kanałem PWM.

1. static void pwmInitial(uint8_t timer, uint8_t channel, uint8_t gpioPinNumber)
2. {
3.     /* Config timer, in else if to have different settings in define */
4.     if(timer == LEDC_TIMER_0){
5.         timer_Conf(timer, LEDC_TIMER_12_BIT, 1000, LEDC_HIGH_SPEED_MODE);
6.     }
7.     else if(timer == LEDC_TIMER_1){
8.         timer_Conf(timer, LEDC_TIMER_12_BIT, 1000, LEDC_HIGH_SPEED_MODE);
9.     }
10.     else if(timer == LEDC_TIMER_2){
11.         timer_Conf(timer, LEDC_TIMER_12_BIT, 1000, LEDC_HIGH_SPEED_MODE);
12.     }
13.     else if(timer == LEDC_TIMER_3){
14.         timer_Conf(timer, LEDC_TIMER_12_BIT, 1000, LEDC_HIGH_SPEED_MODE);
15.     }
17.     /* Config PWM, in else if functions for set different settings for different channels */
18.     if(channel ==  LEDC_CHANNEL_0){
19.         pwmChannel_Conf(channel, 1024, gpioPinNumber, LEDC_INTR_DISABLE, LEDC_HIGH_SPEED_MODE, timer);
20.     }
21.     else if(channel ==  LEDC_CHANNEL_1){
22.         pwmChannel_Conf(channel, 1024, gpioPinNumber, LEDC_INTR_DISABLE, LEDC_HIGH_SPEED_MODE, timer);
23.     }
24.     else if(channel ==  LEDC_CHANNEL_2){
25.         pwmChannel_Conf(channel, 1024, gpioPinNumber, LEDC_INTR_DISABLE, LEDC_HIGH_SPEED_MODE, timer);
26.     }
27.     else if(channel ==  LEDC_CHANNEL_3){
28.         pwmChannel_Conf(channel, 1024, gpioPinNumber, LEDC_INTR_DISABLE, LEDC_HIGH_SPEED_MODE, timer);
29.     }
30.     else if(channel ==  LEDC_CHANNEL_4){
31.         pwmChannel_Conf(channel, 1024, gpioPinNumber, LEDC_INTR_DISABLE, LEDC_HIGH_SPEED_MODE, timer);
32.     }
33.     else if(channel ==  LEDC_CHANNEL_5){
34.         pwmChannel_Conf(channel, 1024, gpioPinNumber, LEDC_INTR_DISABLE, LEDC_HIGH_SPEED_MODE, timer);
35.     }
36.     else if(channel ==  LEDC_CHANNEL_6){
37.         pwmChannel_Conf(channel, 1024, gpioPinNumber, LEDC_INTR_DISABLE, LEDC_HIGH_SPEED_MODE, timer);
38.     }
39.     else if(channel ==  LEDC_CHANNEL_7){
40.         pwmChannel_Conf(channel, 1024, gpioPinNumber, LEDC_INTR_DISABLE, LEDC_HIGH_SPEED_MODE, timer);
41.     }
42. }

Funkcja wywołuje pod funkcje statyczne które ustawiają przesłane parametry. Zostały one przedstawione poniżej:

1. static void timer_Conf(ledc_timer_t  timer, ledc_timer_bit_t bit_num, uint32_t freq, ledc_mode_t speed_mode)
2. {
3.     ledc_timer_config_t timer_conf = {0};
4.     timer_conf.bit_num = bit_num;
5.     timer_conf.freq_hz = freq;
6.     timer_conf.speed_mode = speed_mode;
7.     timer_conf.timer_num = timer;
8.     ledc_timer_config(&timer_conf);
9. }
11. static void pwmChannel_Conf(ledc_channel_t channel, uint32_t duty, uint8_t gpioPinNumber, ledc_intr_type_t intr_type,
12.                             ledc_mode_t speed_mode, ledc_timer_t timer)
13. {
14.     ledc_channel_config_t ledc_conf;
15.     ledc_conf.channel = channel;
16.     ledc_conf.duty = duty;
17.     ledc_conf.gpio_num = (int)gpioPinNumber;
18.     ledc_conf.intr_type = intr_type;
19.     ledc_conf.speed_mode = speed_mode;
20.     ledc_conf.timer_sel = timer;
21.     ledc_channel_config(&ledc_conf);
23.     ledc_set_duty(speed_mode, channel, 0);
24.     ledc_update_duty(speed_mode, channel);
25. }

Pierwsza funkcja powyżej odpowiada za konfiguracje timera podanymi parametrami. Najpierw tworzy się strukturę do której dane zostają przypisane po czym zapisuje się ustawienia po przez podanie do funkcji ledc_timer_config informacji o ustawieniach. Podobnie działa funkcja następna czyli pwmChannel_Conf. Odpowiada ona za konfiguracje kanału PWM zadanymi parametrami. 

Ustawienie wartosci na konretnym porcie PWM odbywa sie po wywolaniu nastepujacej funkcji:

1. void pwmSetValue(uint8_t channel, uint16_t duty)
2. {
3.     ledc_set_duty(LEDC_HIGH_SPEED_MODE, channel, duty);
4.     ledc_update_duty(LEDC_HIGH_SPEED_MODE, channel);
5. }

Ponizej zalaczam plik .c oraz plik .h:

.c:

1. /*
2.  * Calculations:
3.  * f = (Clock Speed)/(Divisor * precision)
4.  * Divisor = (Clock Speed)/(f * precision)
5.  */
6. #include "pwm_ctrl.h"
8. static void pwmInitial(uint8_t timer, uint8_t channel, uint8_t gpioPinNumber);
10. static void timer_Conf(ledc_timer_t  timer, ledc_timer_bit_t bit_num, uint32_t freq, ledc_mode_t speed_mode);
11. static void pwmChannel_Conf(ledc_channel_t channel, uint32_t duty, uint8_t gpioPinNumber, ledc_intr_type_t intr_type,
12.                             ledc_mode_t speed_mode, ledc_timer_t timer);
14. void pwmInit(void)
15. {
16.     pwmInitial(LEDC_TIMER_0, LEDC_CHANNEL_0, 19);
17. }
19. void pwmSetValue(uint8_t channel, uint16_t duty)
20. {
21.     ledc_set_duty(LEDC_HIGH_SPEED_MODE, channel, duty);
22.     ledc_update_duty(LEDC_HIGH_SPEED_MODE, channel);
23. }
24. /* ================= STATIC FUNCTIONS ================= */
25. static void pwmInitial(uint8_t timer, uint8_t channel, uint8_t gpioPinNumber)
26. {
27.     /* Config timer, in else if to have different settings in define */
28.     if(timer == LEDC_TIMER_0){
29.         timer_Conf(timer, LEDC_TIMER_12_BIT, 1000, LEDC_HIGH_SPEED_MODE);
30.     }
31.     else if(timer == LEDC_TIMER_1){
32.         timer_Conf(timer, LEDC_TIMER_12_BIT, 1000, LEDC_HIGH_SPEED_MODE);
33.     }
34.     else if(timer == LEDC_TIMER_2){
35.         timer_Conf(timer, LEDC_TIMER_12_BIT, 1000, LEDC_HIGH_SPEED_MODE);
36.     }
37.     else if(timer == LEDC_TIMER_3){
38.         timer_Conf(timer, LEDC_TIMER_12_BIT, 1000, LEDC_HIGH_SPEED_MODE);
39.     }
41.     /* Config PWM, in else if functions for set different settings for different channels */
42.     if(channel ==  LEDC_CHANNEL_0){
43.         pwmChannel_Conf(channel, 1024, gpioPinNumber, LEDC_INTR_DISABLE, LEDC_HIGH_SPEED_MODE, timer);
44.     }
45.     else if(channel ==  LEDC_CHANNEL_1){
46.         pwmChannel_Conf(channel, 1024, gpioPinNumber, LEDC_INTR_DISABLE, LEDC_HIGH_SPEED_MODE, timer);
47.     }
48.     else if(channel ==  LEDC_CHANNEL_2){
49.         pwmChannel_Conf(channel, 1024, gpioPinNumber, LEDC_INTR_DISABLE, LEDC_HIGH_SPEED_MODE, timer);
50.     }
51.     else if(channel ==  LEDC_CHANNEL_3){
52.         pwmChannel_Conf(channel, 1024, gpioPinNumber, LEDC_INTR_DISABLE, LEDC_HIGH_SPEED_MODE, timer);
53.     }
54.     else if(channel ==  LEDC_CHANNEL_4){
55.         pwmChannel_Conf(channel, 1024, gpioPinNumber, LEDC_INTR_DISABLE, LEDC_HIGH_SPEED_MODE, timer);
56.     }
57.     else if(channel ==  LEDC_CHANNEL_5){
58.         pwmChannel_Conf(channel, 1024, gpioPinNumber, LEDC_INTR_DISABLE, LEDC_HIGH_SPEED_MODE, timer);
59.     }
60.     else if(channel ==  LEDC_CHANNEL_6){
61.         pwmChannel_Conf(channel, 1024, gpioPinNumber, LEDC_INTR_DISABLE, LEDC_HIGH_SPEED_MODE, timer);
62.     }
63.     else if(channel ==  LEDC_CHANNEL_7){
64.         pwmChannel_Conf(channel, 1024, gpioPinNumber, LEDC_INTR_DISABLE, LEDC_HIGH_SPEED_MODE, timer);
65.     }
66. }
68. static void timer_Conf(ledc_timer_t  timer, ledc_timer_bit_t bit_num, uint32_t freq, ledc_mode_t speed_mode)
69. {
70.     ledc_timer_config_t timer_conf = {0};
71.     timer_conf.bit_num = bit_num;
72.     timer_conf.freq_hz = freq;
73.     timer_conf.speed_mode = speed_mode;
74.     timer_conf.timer_num = timer;
75.     ledc_timer_config(&timer_conf);
76. }
78. static void pwmChannel_Conf(ledc_channel_t channel, uint32_t duty, uint8_t gpioPinNumber, ledc_intr_type_t intr_type,
79.                             ledc_mode_t speed_mode, ledc_timer_t timer)
80. {
81.     ledc_channel_config_t ledc_conf;
82.     ledc_conf.channel = channel;
83.     ledc_conf.duty = duty;
84.     ledc_conf.gpio_num = (int)gpioPinNumber;
85.     ledc_conf.intr_type = intr_type;
86.     ledc_conf.speed_mode = speed_mode;
87.     ledc_conf.timer_sel = timer;
88.     ledc_channel_config(&ledc_conf);
90.     ledc_set_duty(speed_mode, channel, 0);
91.     ledc_update_duty(speed_mode, channel);
92. }

.h:

1. #ifndef MAIN_PWM_CTRL_H_
2. #define MAIN_PWM_CTRL_H_
4. #include <driver/ledc.h>
5. #include <esp_err.h>
6. #include <esp_event.h>
7. #include <esp_event_loop.h>
8. #include <esp_log.h>
9. #include <esp_system.h>
11. void pwmInit(void);
12. void pwmSetValue(uint8_t channel, uint16_t duty);
14. #endif /* MAIN_PWM_CTRL_H_ */

Wszystkie dodatkowe informacje można przeczytać pod tym linkiem.

Bibliotekę można znaleźć w folderze ESP32 na dysku Google pod tym linkiem.