一、簡(jiǎn)介

1.1 pwm是什么

脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的縮寫，簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。

PWM 的相關(guān)參數(shù)：

1、PWM 的頻率： 是指 1 秒鐘內(nèi)信號(hào)從高電平到低電平再回到高電平的次數(shù)（一個(gè)周期），也就是說一秒鐘 PWM 有多少個(gè)周期 單位：Hz/

2、PWM 的周期： T=1/f 周期=1/頻率 例：如果頻率為 50Hz ，也就是說一個(gè)周期是 20ms，那么一秒鐘就有 50 次 PWM 周期

3、PWM 的占空比： 是一個(gè)脈沖周期內(nèi)，高電平的時(shí)間占整個(gè)周期時(shí)間的比例 單位： % (0%-100%) 例：一個(gè)周期 10ms,高電平占 8ms，那么此占空比就是 8/10=80%

PWM 的頻率：

是指 1 秒鐘內(nèi)信號(hào)從高電平到低電平再回到高電平的次數(shù)（一個(gè)周期），也就是說一秒鐘 PWM 有多少個(gè)周期 單位：Hz

PWM 的周期：

T=1/f 周期=1/頻率 例：如果頻率為 50Hz ，也就是說一個(gè)周期是 20ms，那么一秒鐘就有 50 次 PWM 周期 3. PWM 的占空比：是一個(gè)脈沖周期內(nèi)，高電平的時(shí)間占整個(gè)周期時(shí)間的比例 單位：% (0%-100%) 例：一個(gè)周期 10ms,高電平占 8ms，那么此占空比就是 8/10=80%

1.2 pwm 原理

單片機(jī)的 IO 引腳輸出的是數(shù)字信號(hào)，且只能輸出 1 和 0，那如果 TTL 電平中，高電平為 5V，低電平為 0V，但是我們想要輸出不同的模擬電壓，比如輸出 3.75V 應(yīng)該怎么操作？

此時(shí)要用到 PWM，通過改變 IO 口輸出方波的占空比，得到不同的模擬電壓。3.75/5=0.75 ，也就是高電平時(shí)間占整個(gè)周期的 75%，即占空比為 75%，可得到平均電壓 3.75V. 

注意上圖中藍(lán)線，代表著輸出的模擬電壓，占空比越大，則模擬電壓也越大。

1.3 Air724UG pwm 說明

查閱 Air724UG 模塊硬件設(shè)計(jì)手冊(cè)：

https://docs.openluat.com/air724ug/product/

PWM_PWT_OUT 的時(shí)鐘基于 APB 時(shí)鐘，主時(shí)鐘是 200Mhz，通過配置 pwt 寄存器的 PWT_Period 和PWT_Duty 來控制 pwm 的輸出

PWM_LPG_OUT（Light Pulse Generation）用于低頻率的應(yīng)用如驅(qū)動(dòng) LED 閃爍。

下面是頻率和占空比可以選擇的取值范圍：

周期范圍：

125ms,250ms,500ms,1000ms,1500ms,2000ms,2500ms, 3000ms

選擇對(duì)應(yīng)的時(shí)間，輸出的波形周期也與之對(duì)應(yīng)。

高電平時(shí)間：

15.6ms, 31.2ms, 46.8ms, 62ms, 78ms, 94ms, 110ms, 125ms, 140ms, 156ms, 172ms, 188ms,

200ms, 218ms, 243ms

選擇對(duì)應(yīng)高電平時(shí)間，輸出在當(dāng)前周期內(nèi)的高電平。

二、演示功能概述

本教程教你如何使用開發(fā)板輸出 PWM 功能。

功能定義：

1. 使用 PWM 引腳輸出脈寬調(diào)制信號(hào)

2. 驅(qū)動(dòng)開發(fā)板指示燈，呼吸燈演示

三、準(zhǔn)備硬件環(huán)境

3.1 開發(fā)板準(zhǔn)備

使用 EVB_Air724 開發(fā)板，如下圖所示：

3.2 數(shù)據(jù)通信線

USB 數(shù)據(jù)線一根（micro USB）。

3.3 PC 電腦

WIN7 以及以上版本的 WINDOWS 系統(tǒng)。

3.4 組裝硬件環(huán)境

USB 數(shù)據(jù)線插入 USB 口，另一端與電腦相連，撥碼開關(guān)全部撥到 ON，串口切換開關(guān)選擇 UART1,USB 供電的 4V 對(duì)應(yīng)開關(guān)撥至 ON 檔，如下圖所示。

四、準(zhǔn)備軟件環(huán)境

4.1 下載調(diào)試工具

使用說明參考：

Luatools 下載和詳細(xì)使用

https://docs.openluat.com/Luatools/

4.2 源碼及固件

1、底層 core 下載

下載底層固件，并解壓

鏈接：

https://docs.openluat.com/air724ug/luatos/firmware/

如下圖所示，紅框的是我們要使用到的

2、 本教程使用的 demo 見附件：

https://gitee.com/openLuat/LuatOS-Air724UG/tree/master/script_LuaTask/demo/pwm呼吸燈

4.3 下載固件和腳本到開發(fā)板中

打開 Luatools，開發(fā)板上電開機(jī)，如開機(jī)成功 Luatools 會(huì)打印如下信息。

點(diǎn)擊項(xiàng)目管理測(cè)試選項(xiàng)。

進(jìn)入管理界面，如下圖所示。

點(diǎn)擊選擇文件，選擇底層固件，我的文件放在 D:\luatOS\Air724 路徑中

點(diǎn)擊增加腳本或資源文件，選擇之前下載的程序源碼，如下圖所示。

點(diǎn)擊下載底層和腳本，下載完成如下圖所示。

五、代碼示例介紹

5.1 PWM 接口說明

本例使用 Air724 的 49 管腳，即 PWM_PWT_OUT GPIO_5 pwm 通道 id=0，控制開發(fā)板上的紅色電源指示燈。

開啟 pwm 通道的 pwm 輸出，設(shè)置不同的占空比，小燈會(huì)有不同的亮度，原理圖如圖所示。

5.2 breathingLight.lua 代碼

打開并且配置 PWM 函數(shù) misc.openPwm(0, 512, y) 說明

--0：gpio5, 1:gpio13

--p1 周期 0-1024

--p2 占空比 0-512

5.3 main.lua 代碼

本代碼為主程序腳本，系統(tǒng)啟動(dòng)后首先會(huì)對(duì) 4G 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置，然后加載加載功能測(cè)試模塊。

六、開機(jī)展示

連接好硬件并下載固件后，重啟開發(fā)板觀察指示燈的變化，如下圖所示。

七、常見問題

1、為什么 gpio13 輸出是低頻波形嗎？

gpio13 只能輸出低頻 pwm 波形。

2、為什么配置后輸出沒波形？

答：看通道是否配置正確，gpio 口是否被占用。

3、PWM 的信號(hào)的頻率如何選擇？

頻率的選擇通常取決于具體應(yīng)用，根據(jù)自己的項(xiàng)目需要來選擇:

（1）電機(jī)控制:常用頻率為 1 kHz 到 20 kHz，以確保足夠的反應(yīng)速度和控制精度。

（2）LED 調(diào)光：頻率通常在 1 kHz 以上，以避免人眼感知到閃爍。

（3）音頻信號(hào)：頻率設(shè)置應(yīng)高于音頻信號(hào)的最高頻率（例如，至少為 20 kHz）。