ESP8266--Arduino开发（PWM）

一、前言

ESP8266的PWM（Pulse Width Modulation）由FRC1在软件上实现，可实现同频率、不同占空比的最多8路的PWM波形输出。需要注意如下：

• PWM驱动接口不能跟硬件定时器接口函数同时使用，因为二者共用同一个硬件定时器；
• PWM驱动使用NMI中断，为最高优先级中断，可以保证PWM输出波形的准确度；
• 不能将自动睡眠模式设置为Light Sleep，Light Sleep模式下停用CPU不能响应NMI中断；
• PWM周期需要设置在1000us(1kHz)~10000(100Hz)。

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二、设置PWM输出

在arduino中使用如下函数设置PWM输出：

analogWrite(gpioID, pwmValue);
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我们可以将如下所示NodeMCU的全部10个IO口设置为PWM输出，但是因为GPIO1和GPIO3作为调试串口的TX和RX，一般不做使用，所以NodeMCU一般可支持同时输出8路PWM输出。编写程序如下所示：

void setup() {
  analogWrite(5, 15);   // D1 
  analogWrite(4, 31);   // D2
  analogWrite(0, 63);   // D3
  analogWrite(2, 127);  // D4
  analogWrite(14, 191); // D5
  analogWrite(12, 15);  // D6
  analogWrite(13, 31);  // D7
  analogWrite(15, 63);  // D8
  analogWrite(3, 127);  // RX
  analogWrite(1, 191);  // TX
}

void loop() {
  delay(300);
}
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三、修改PWM精度

使用analogWrite(gpioID, pwmValue);函数可以设置PWM输出，pwmValue的默认范围为0~255，这就决定了PWM波形的精度，当我们把这个范围扩大后，就可以提高PWM的精度，使用如下函数修改：

analogWriteRange(uint32_t range);	//调整后的范围为0~range
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通过查看源文件core_esp8266_wiring_pwm.cpp，可以知道最大范围可设置到65535：

但是这个可能存在一个bug，即当范围设置为65535时，analogWrite()函数填入大于53804的数不能实现想要得到的波形。另外当范围超过53687时无法实现100%占空比，所以建议最大范围为53687。

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四、修改PWM频率

频率(F) = 1/周期(T)，所以修改频率就等同于修改周期，使用如下函数可以修改PWM的频率：

analogWriteFreq(uint32_t freq)
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通过查看源文件core_esp8266_wiring_pwm.cpp，可以知道其频率范围为100Hz~1kHz：

但实际上，我们可以将其范围设置为10hz~90kHz，使用示例如下：

void setup() {
  analogWriteFreq(90000);
  analogWriteRange(65535);
  analogWrite(2, 32863);  // D4 LED
}

void loop() {
  delay(300);
}
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五、呼吸灯实战

/*
  ESP8266 使用PWM实现LED呼吸灯
*/

void setup() {
  analogWriteFreq(1000);            // 频率设置为1kHz，即周期为1ms
  analogWriteRange(1000);           // 范围设置为1000，即占空比步长为1us
  analogWrite(2, 750);              // GPIO2 - D4 - LED
}

void loop() {
  uint8_t dir = 0;
  uint32_t pwmval = 750;
  while(1)
  {
    if(dir) {		// dir==1  pwmval递增
    	pwmval++;                 
   	}else {			// dir==0  pwmval递减
   		pwmval--;                    
   	}
   	
    if( pwmval == 0 ) {	// pwmval降低至0后，方向为递增
    	dir=1;        
    }
    if( pwmval == 1000) {	// pwmval递增到1000后，方向改为递减
    	dir=0;        
    }
    analogWrite(2, pwmval);           // 修改占空比
    if( pwmval==1000 ) 
    	delay(300);    // 在LED熄灭时等待300ms
    delay(3);
  }
}
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程序烧录到开发板之后，可以看到板载小灯慢慢亮，慢慢灭，就行呼吸一样。