25/1/13 嵌入式笔记 继续学习Esp32

news2025/1/15 0:05:14

PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制） 是一种通过快速切换高低电平来模拟中间电压值的技术。它广泛应用于控制 LED 亮度、电机速度、音频生成等场景。

analogWrite函数:用于在微控制器（如 Arduino）上生成模拟信号。

使用analogWrite改变亮度。

#define POT 26
#define LED 13
//初始化电位计输入信号
int pot_value;
int led_value;

void setup(){
  pinMode(POT,INPUT);
  pinMode(POT,INPUT);  
}
void loop(){
  //读取电位计模拟输入值
  pot_value=analogRead(POT);
  //吧电位计模拟输入值转换为LED模拟输出
  led_value = pot_value/16;
  analogWrite(LED,led_value);
  delay(50);
}

使用LEDC外设

#define POT 26
#define LED 13
#define CHANNEL 0
#define RESOLUTION 12
#define FREQ 1000

//初始化电位计输入信号
int pot_value;//用于存储电位计读取的模拟值
int led_value;

void setup(){ 
  //设置ADC分辨率
  analogReadResolution(12);
  //配置输入衰减
  analogSetAttenuation(ADC_11db);
  //建立LEDC通道，配置LEDC分辨率
  ledcSetup(CHANNEL,1000,12);
  //关联GPIO与LEDC通道
  ledcAttachPin(LED,CHANNEL);
}
void loop(){
  //读取电位计模拟输入值
  pot_value=analogRead(POT);
  //输出PWM
  ledcWrite(CHANNEL,pot_value);
  delay(50);
}

I2C控制LED1602

设计理念是：信号线尽量少并且速率要尽量高，信号线少，可以减少引脚占用，这对早期的芯片（引脚很少）的很重要。

标准的I2C需要两根信号线：

SCL:时钟线，时钟都是有master提供的

SDA:双向数据线，发数据或者收数据（收发不能同时）

简单来说，只需要2根线，就可以对多台设备传输大量数据，减少单片机上IO口的占用。

TIP:需要将LiquidCrystal_I2C.h和.cpp文件放在一个目录下

库的使用：

显示文字在液晶屏上。

#include "LiquidCrystal_I2C.h"

//构造LCD对象，设置地址，列数，行数
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);

void setup(){ 
  //初始化LCD对象
  lcd.init();

  //打印内容
  lcd.backlight();
  lcd.print("Hello,world!");
}
void loop(){
  
}

通过串口显示

Serial.available()//判断串口缓冲区有没有数据，若大于0就读取了数据

Serial.read()//从串口读取一个字节的数据，并将其写入 LCD 显示屏。这通常用于将通过串口接收到的字符显示在 LCD 上。

Adafruit_SSD1306的使用

上述知识均来自小破站的

18. SPI 控制 OLED 液晶屏_哔哩哔哩_bilibili这里面。

使用步骤：

1.初始化OLED，调用构造函数，调用begin方法

2.初始化完成后，调用绘制类函数，当然可以设置颜色，字体

3.绘制完毕，调用显示类函数display。

#include <Arduino.h>
#include <SPI.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define WIDTH 128
#define HEIGH 64
#define OLED_MOSI 13 
#define OLED_SCK 18
#define OLED_DC 2 
#define OLED_CS 4
#define OLED_RESET 15


Adafruit_SSD1306 oled(WIDTH,HIGH,OLED_MOSI,OLED_SCK,
                      OLED_DC,OLED_RESET,OLED_CS);

//初始化进度
int progress=0;

void setup() {
  //OLED初始化
  oled.begin();
  //清除显示
  oled.clearDisplay();
  //绘制水平线
  oled.drawFastHLine(32,5,48,SSD1306_WHITE);
  //绘制斜线
  oled.drawLine(32,5,48,30,SSD1306_WHITE);
  //绘制矩形
  oled.drawRect(5,5,10,25,SSD1306_WHITE);
  //绘制实心矩阵
  oled.fillRect(75,5,10,30,SSD1306_WHITE);
  //设置光标位置
  oled.setCursor(5,50);
  //设置文本颜色
  oled.setTextColor(SSD1306_WHITE);
  //显示文字
  oled.println("Hello,world!");
  //显示内容
  oled.display();
}

void loop() {
  //清楚显示
  oled.clearDisplay();
  //设置光标位置
  oled.setCursor(25,40);
  //显示文字
  oled.println("Progress");
  //显示进度条边框
  oled.drawRoundRect(0,10,128,20,5,SSD1306_WHITE);
  //显示进度
  oled.fillRoundRect(5,15,progress,10,2,SSD1306_WHITE);
  //进度递增
if (progress<118)
{
  progress++;
}
else
{
  progress=0;
}
  //显示内容
  oled.display();
  //延时
  delay(50);
}

U8G2库控制OLED

平台支持性好，支持中文

#include <Arduino.h>
#include <U8g2lib.h>

//构造对象
U8G2_SSD1306_128X64_NONAME_F_4W_SW_SPI u8g2(U8G2_R0,18,13,4,2,15);

void setup() {
  //初始化OLED对象
  u8g2.begin();
  //开启中文字符集支持
  u8g2.enableUTF8Print();
  //设置字体
  u8g2.setFont(u8g2_font_wqy12_t_chinese2);

}

void loop() {
  //清除缓存区内容
  u8g2.clearBuffer();
  //绘制内容
  u8g2.setCursor(0,15);
  u8g2.print("Hello,World!");

  u8g2.setCursor(0,40);
  u8g2.print("你好,ESP32");
  //发送缓存区内容到OLED显示
}

按键控制菜单

#include <Arduino.h>
#include <U8g2lib.h>

#define BUTTON_UP 12
#define BUTTON_DOWN 14

void display_menu();

//定义菜单列表
char *menu[4] = {"Item 1","Item 2","Item 3","Item 4"};
//构造对象
U8G2_SSD1306_128X64_NONAME_1_4W_SW_SPI u8g2(U8G2_R0,18,13,4,2,15);

//初始化按键列表
unsigned int order = 0;
void setup() {
  //初始化OLED对象
  u8g2.begin();
  u8g2.setFont(u8g2_font_6x12_tr);

  //配置输出按键
  pinMode(BUTTON_UP,INPUT_PULLUP);
  pinMode(BUTTON_DOWN,INPUT_PULLUP);
}

void loop() 
{
  //判断按键是否按下，并记录位置
  if(!digitalRead(BUTTON_UP)){
    order = (order - 1 + 4)%4;
  }
  if(!digitalRead(BUTTON_DOWN)){
    order = (order + 1)%4;
  }
  display_menu(order);
  delay(80);
}
void display_menu(){
  u8g2.firstPage();
  do 
  {
    //绘制页面内容
    u8g2.drawStr(0,12,"Menu");
    u8g2.drawHLinie(0,14,128);
    for(int i=0;i<4;i++){
      if(i==index){
        u8g2.drawStr(5,(i+2)*12+2,">");
        u8g2.drawStr(20,(i+2)*12+2,menu[i]);
      }else{
      u8g2.drawStr(5,(i+2)*12+2,menu[i]);
      }
    }
  }while(u8g2.nextPage());

}

中断分类：

硬件中断，也称外部中断，一键中断响应外部硬件时间而发生，

软件中断：当触发软件事件时，会发生这种类型的中断。

在中断执行函数中不能用delay()函数

delay() 的工作原理

  • delay() 函数依赖于 Arduino 的 millis() 函数，后者通过定时器中断来更新时间。

  • 在 delay() 执行期间，程序会不断检查 millis() 的值，直到达到指定的延时时间。

  • 如果在 ISR 中使用 delay()，会导致以下问题：

    • 阻塞其他中断：delay() 依赖于定时器中断，但在 ISR 中，定时器中断被禁用，导致 millis() 无法更新，delay() 会一直阻塞。

    • 影响系统实时性：ISR 应该尽快执行完毕，delay() 会延长 ISR 的执行时间，影响系统的响应能力。

简单来说delay是一个阻塞函数，他会暂停代码的执行，会中断积压。

定时器中断

ESP32通过定时器可以完成各种预设好的任务，ESP32定时器达到指定时间后也会产生中断，然后在回调函数内执行所需功能。

#define LED 2
#define LED_ONCE 4

hw_timer_t *timer = NULL;
hw_timer_t *timer_once = NULL;

// 定时中断函数：用于 LED 闪烁
void IRAM_ATTR timer_interrupt() {
  digitalWrite(LED, !digitalRead(LED)); // 切换 LED 状态
}

// 一次性定时中断函数：用于点亮 LED_ONCE
void IRAM_ATTR timer_once_interrupt() {
  digitalWrite(LED_ONCE, HIGH); // 点亮 LED_ONCE
}

void setup() {
  pinMode(LED, OUTPUT);
  pinMode(LED_ONCE, OUTPUT);

  // 初始化定时器
  timer = timerBegin(0, 80, true);         // 使用定时器 0，分频系数 80，向上计数
  timer_once = timerBegin(1, 80, true);    // 使用定时器 1，分频系数 80，向上计数

  // 配置定时器中断
  timerAttachInterrupt(timer, &timer_interrupt, true);         // 绑定 timer_interrupt 到定时器 0
  timerAttachInterrupt(timer_once, &timer_once_interrupt, true); // 绑定 timer_once_interrupt 到定时器 1

  // 设置定时器周期（单位：微秒）
  timerAlarmWrite(timer, 1000000, true);         // 定时器 0 每 1 秒触发一次
  timerAlarmWrite(timer_once, 5000000, false);   // 定时器 1 在 5 秒后触发一次（仅一次）

  // 启用定时器报警
  timerAlarmEnable(timer);
  timerAlarmEnable(timer_once);
}

void loop() {
  // 主循环无需操作
}

软件定时器

#include <Ticker.h>
#define LED 2
#define LED_ONCE 4

//定义定时器对象
Ticker timer;
Ticker timer_once;

//切换指定引脚的电平状态
void toggle(int pin){
  digitalWrite(pin,!digitalRead(pin));
}


void setup() {
  pinMode(LED, OUTPUT);
  pinMode(LED_ONCE, OUTPUT);

  //配置定时器
  timer.attach(0.5,toggle,LED);
  timer_once.once(3,toggle,toggle,LED_ONCE);
}

void loop() {
  // 主循环无需操作
}

舵机转动

CHANNEL 是 ESP32 的 LEDC（LED PWM 控制器） 通道编号。ESP32 的 LEDC 模块提供了多个独立的 PWM 通道，可以用来生成 PWM 信号，控制设备如 LED 亮度、舵机角度等。

  • 通道 0 用于生成 PWM 信号，控制连接到 SERVO 引脚（GPIO 13）的设备（如舵机）。

#define FREQ 50
#define CHANNEL 0
#define RESOLUTION 8
#define SERVO 13
 
int calculatePWM(int degree){
  int min_width=0.5/20*pow(2,RESOLUTION);
  int max_width=2.5/20*pow(2,RESOLUTION);

  return (max_width-min_width)*degree/180+min_width;

}

void setup(){
  //建立LEDC通道
  ledcSetup(CHANNEL,FREQ,RESOLUTION);
  //关联GPIO口与LEDC通道
  ledcAttachPin(SERVO,CHANNEL);
}

void loop(){
  for (int i=0;i<=180;i+=10){
    //输出PWM,设置占空比
  ledcWrite(CHANNEL,calculatePWM(i));
  delay(500);
  }
}

ok！明天见！

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