嵌入式之PWM
PWM即脉宽调制，是一种常用的信号调制技术，广泛应用于嵌入式系统中，尤其是在控制电机、调节亮度、音频信号生成等场景。PWM的基本原理是通过改变信号的占空比即高电平时间与总周期时间的比例来控制输出的平均电压或功率。
一、PWM的基本概念
- 周期（Period）：PWM信号的一个完整周期的时间长度。
- 占空比（Duty Cycle）：高电平时间与周期的比例，通常用百分比表示，占空比越高，输出的平均电压越大。
- 频率（Frequency）：PWM信号的频率是周期的倒数，通常以赫兹（Hz）为单位。
二、PWM的工作原理
PWM信号的输出是一个周期性方波信号，通过调节高电平持续的时间即占空比，可以有效控制负载的功率。例如，在电机控制中，增加占空比可以使电机转速加快；在LED调光中，增加占空比可以使LED亮度增强。
三、PWM的应用
- 电机控制：通过调节PWM信号的占空比来控制电机的速度和方向。
- LED调光：通过改变LED的占空比来实现不同的亮度。
- 音频信号生成：通过PWM信号生成模拟音频信号。
- 加热控制：通过PWM控制加热元件的工作状态，实现温度控制。
在嵌入式系统中的实现
在嵌入式系统中，PWM通常通过定时器或专用的PWM模块来实现。不同的微控制器和开发平台提供了不同的PWM功能和配置方式。
1. 配置PWM的步骤
- 初始化定时器：设置定时器的频率和模式。
- 设置占空比：根据需求设置PWM信号的占空比。
- 启动PWM输出：使能PWM输出引脚。
2. 示例代码（伪代码）
void setup() {
// 初始化PWM引脚
pinMode(PWM_PIN, OUTPUT);
// 初始化定时器
Timer.init();
}
void loop() {
// 设置占空比为50%
setPWMDutyCycle(PWM_PIN, 128); // 假设255为100%占空比
delay(1000); // 等待1秒
// 设置占空比为75%
setP