第3章 PWM控制

第三章 PWM控制

1. PWM介绍

PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）是一种在嵌入式系统中常用的技术，它可以用来模拟信号，控制设备的功率输出或者实现对设备的精确控制。PWM信号是一种类似于方波的信号，具有固定的频率，但脉冲宽度（占空比）可以调整。在一定频率下，我们可以通过调整这个占空比来改变他的有效电压，在一定程度上可以实现D/A转换（数字量转模拟量，不过一般来说都是用DAC，本开发板K230的DAC已经被连接到了3.5mm耳机孔上面了，可以用来播放音频）。

• 频率（Frequency）：指PWM信号在一秒内循环的次数。频率是周期的倒数，单位是赫兹（Hz）。
• 周期（Period）：指一个完整的PWM信号的时间长度，与频率成反比。单位是秒（s）。
• 脉宽（Pulse Width）：指PWM信号中高电平（通常为1）的时间长度。单位是秒（s）或毫秒（ms）。
• 占空比(Duty Ratio)：表示在一个完整的PWM信号周期内，高电平（通常为1）所占的时间比例。占空比 = （脉宽 / 周期）x 100%。
• 上升沿（Rising Edge）：PWM信号从低电平跳变到高电平的瞬间，通常用来作为触发事件。
• 下降沿（Falling Edge）：PWM信号从高电平跳变到低电平的瞬间，也常被用作触发事件。
• 正脉冲宽度（Positive Pulse Width）：PWM信号中高电平的持续时间，一般情况下的脉宽指的就是这个。
• 负脉冲宽度（Negative Pulse Width）：PWM信号中低电平的持续时间。

2. 开发板上的PWM

排针引脚号	芯片引脚号	PWM通道号
12	GPIO 47	PWM3
26	GPIO 61	PWM1
32	GPIO 46	PWM2
33	GPIO 52	PWM4
35	GPIO 42	PWM0

3. PWM基础配置

3.1 引脚复用为PWM模式

先用FPIOA的set_function方法把对应GPIO配置为PWM模式。如下所示：

from machine import FPIOA

test = FPIOA()

test.set_function(47, FPIOA.PWM3)
test.set_function(61, FPIOA.PWM1)
test.set_function(46, FPIOA.PWM2)
test.set_function(52, FPIOA.PWM4)
test.set_function(42, FPIOA.PWM0)

3.2 配置PWM模块

3.2.1 导入模块

from machine import PWM

3.2.2 构造函数

用于构造pin对象，可同时对引脚进行初始化。

pwm = PWM(channel, freq, duty=50, enable=False)

3.2.2.1 参数

• channel: PWM 通道号，取值范围为 [0, 5]。
• freq: PWM 通道输出频率。单位为Hz。
• duty: PWM 通道输出占空比，表示高电平在整个周期中的百分比，取值范围为 [0, 100]，支持小数点。可选参数，默认值为 50。
• enable: PWM 通道输出是否立即使能，可选参数，默认值为 False。

3.2.3 freq方法

pwm.freq(freq)

获取或设置 PWM 通道的输出频率。

3.2.3.1 参数

• freq: PWM 通道输出频率，可选参数。如果不传入参数，则返回当前频率。

3.2.3.2 返回值

返回当前 PWM 通道的输出频率或空。

3.2.4 duty方法

pwm.duty(duty)

获取或设置 PWM 通道的输出占空比。

3.2.4.1 参数

• duty: PWM 通道输出占空比，可选参数。支持小数点。如果不传入参数，则返回当前占空比。

3.2.4.2 返回值

返回当前 PWM 通道的输出占空比或空

3.2.5 enable方法

pwm.enable(enable)

使能或禁用 PWM 通道的输出。

3.2.5.1 参数

• enable: 是否使能 PWM 通道输出。
  • True：1
  • False：0

3.2.6 deinit方法

pwm.deinit()

释放 PWM 通道的资源。

4. PWM基础使用

4.1 控制引脚输出PWM信号

from machine import PWM, FPIOA
# 配置PWM输出引脚
pwm = FPIOA()
pwm.set_function(47, FPIOA.PWM3)
# 初始化PWM
pwm_start = PWM(3, 2000, 50, enable = True) # 通道3,频率2KHz,占空比50%,立即使能

4.2 控制蜂鸣器

下面代码的主要功能就是让蜂鸣器发出一个短暂的4kHz（50%占空比）声音，然后在50毫秒后关闭。

from machine import PWM, FPIOA
import time

beep = FPIOA()
beep.set_function(43, FPIOA.PWM1)
beep_pwm = PWM(1, 4000, 50, enable = False) # PWM1,4000KHz,50%,禁止立即输出使能
beep_pwm.enable(1) # 使能PWM输出
time.sleep_ms(50)
beep_pwm.enable(0) # 关闭PWM
beep_pwm.deinit() # 释放PWM

开头就是导入time库用来延时，PWM用来控制引脚输出PWM信号，FPIOA用来将引脚复用为PWM功能。

接下来实例化FPIOA，设置蜂鸣器的驱动脚GPIO43为PWM通道1输出模式。设置频率为4KHz，占空比为50%，enable=False表示初始化时关闭PWM输出，即默认状态下蜂鸣器不发声。接下来调用beep_pwm.enable(1)让蜂鸣器开始发出4Khz的声音，延时50ms后先关闭PWM输出，来停止蜂鸣器的发声，最后释放一下PWM通道资源，防止在不断电的情况下继续运行其他程序造成的资源占用。