《DNK210使用指南 -CanMV版 V1.0》第十九章 machine.PWM类实验

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第十九章 machine.PWM类实验

       本章将介绍machine模块中的PWM类。通过本章的学习，读者将学习到machine模块中PWM类的使用。
       本章分为如下几个小节：
       19.1 machine.PWM类介绍
       19.2 硬件设计
       19.3 程序设计
       19.4 运行验证

       19.1 machine.PWM类介绍
       machine.PWM类是machine模块内提供的类，该类主要用于产生PWM（Pulse-width modulation，脉冲宽度调制），且能够任意通过Kendryte K210上的47个自由IO进行输出。每个PWM都依赖于一个Timer对象，且当Timer对象于PWM对象绑定后，Timer对象便不能再做为普通的定时器使用。因为Kendryte K210拥有3个硬件定时器，且每个硬件定时器有4个通道，因此使用machine.PWM类最大可以同时产生12路PWM。
       machine.PWM提供了PWM构造函数，用于创建一个PWM对象，PWM构造函数如下所示：

1. class PWM(tim, freq=None, duty=None, pin=-1, enable=True)

复制代码

       通过PWM构造函数可以通过指定参数创建并初始化一个PWM对象。
       tim指的是Timer对象，Timer对象可以通过machine.Timer类中的Timer构造函数进行构造。
       freq指的是PWM的频率。
       duty指的是PWM占空比，即一个PWM周期中高电平所占时间的百分比。
       pin指的是PWM的输出引脚，也可以不设置，而是使用FPIOA管理器进行分配。
       enable指的是是否在PWM对象构造成功后便开始产生并输出PWM，当为True时，PWM对象会在被构造成功后便开始产生并输出PWM，当为False时，PWM对象在被构造成功后并不会开始产生并输出PWM。
       PWM构造函数的使用示例如下所示：

1. from board import board_info
   
2. from machine import Timer
   
3. from machine import PWM
   
4. 
   
5. timer = Timer(Timer.TIMER0, Timer.CHANNEL0, MODE_PWM)
   
6. pwm = PWM(timer, freq=500000, duty=50, pin=board_info.LEDR, enable=True)

复制代码

       machine.PWM类为PWM对象提供了enable()方法，用于开启PWM对象产生并输出PWM，enable()方法如下所示：

1. PWM.enable()

复制代码

       enable()方法用于开启PWM对象产生并输出PWM，方法执行后，Kendryte K210上指定的IO引脚，并会输出特定频率和占空比的PWM。
       enable()方法的使用示例如下所示：

1. from board import board_info
   
2. from machine import Timer
   
3. from machine import PWM
   
4. 
   
5. timer = Timer(Timer.TIMER0, Timer.CHANNEL0, MODE_PWM)
   
6. pwm = PWM(timer, freq=500000, duty=50, pin=board_info.LEDR, enable=False)
   
7. pwm.enable()

复制代码

       machine.PWM类为PWM对象提供了disable()方法，用于轻质PWM对象产生并输出PWM，disable()方法如下所示：

1. PWM.disable()

复制代码

       disable()方法用于停止PWM对象产生并输出PWM，方法执行后，Kendryte K210的特定IO引脚便会停止输出PWM。
       disable()方法的使用示例如下所示：

1. from board import board_info
   
2. from machine import Timer
   
3. from machine import PWM
   
4. 
   
5. timer = Timer(Timer.TIMER0, Timer.CHANNEL0, MODE_PWM)
   
6. pwm = PWM(timer, freq=500000, duty=50, pin=board_info.LEDR, enable=True)
   
7. pwm.disable()

复制代码

       machine.PWM类为PWM对象提供了freq()方法，用于配置或获取PWM对象产生的PWM的频率，freq()方法如下所示：

1. PWM.freq(freq)

复制代码

       freq()方法用于配置或获取PWM对象产生的PWM频率。
       freq指的是要配置的PWM频率，PWM频率的配置是即时生效的，或该参数为空，则freq()方法将返回当前PWM对象产生PWM的频率。
       freq()方法的使用示例如下所示：

1. from board import board_info
   
2. from machine import Timer
   
3. from machine import PWM
   
4. 
   
5. timer = Timer(Timer.TIMER0, Timer.CHANNEL0, MODE_PWM)
   
6. pwm = PWM(timer, freq=500000, duty=50, pin=board_info.LEDR, enable=True)
   
7. pwm.freq(100000)

复制代码

       machine.PWM类为PWM对象提供了duty()方法，用于配置或获取PWM对象产生的PWM的占空比，duty()方法如下所示：

1. PWM.duty(duty)

复制代码

       duty()方法用于配置或获取PWM对象产生的PWM占空比，这里的占空比指的是PWM高电平时间占整个PWM周期的百分比。
       duty指的是要配置的PWM占空比，PWM占空比的配置是即时生效的，或该参数为空，则duty()方法将返回当前PWM对象产生PWM的占空比。
       duty()方法的使用示例如下所示：

1. from board import board_info
   
2. from machine import Timer
   
3. from machine import PWM
   
4. 
   
5. timer = Timer(Timer.TIMER0, Timer.CHANNEL0, MODE_PWM)
   
6. pwm = PWM(timer, freq=500000, duty=50, pin=board_info.LEDR, enable=True)
   
7. pwm.duty(66)

复制代码

       19.2 硬件设计

       19.2.1 例程功能
       1. 创建一个PWM对象，并创建一个PWM模式的Timer对象与之绑定
       2. 按下KEY0按键后增加PWM对象输出PWM的占空比
       3. 按下KEY1按键后减少PWM对象输出PWM的占空比

       19.2.2 硬件资源

       1. 双色LED
              LEDR - IO24

       2. 独立按键
              KEY0按键 - IO18
              KEY1按键 - IO19

       19.2.3 原理图
       本章实验内容，主要讲解machine.PWM类的使用，无需关注原理图。

       19.3 程序设计

       19.3.1 machine.PWM类
       有关machine.PWM类的介绍，请见第19.1小节《machine.PWM类介绍》。

       19.3.2 程序流程图

图19.3.2.1 machine.PWM类实验流程图

       19.3.3 main.py代码
       main.py中的脚本代码如下所示：

1. from board import board_info
   
2. from fpioa_manager import fm
   
3. from maix import GPIO
   
4. import time
   
5. from machine import Timer
   
6. from machine import PWM
   
7. 
   
8. fm.register(board_info.KEY0, fm.fpioa.GPIOHS0)
   
9. fm.register(board_info.KEY1, fm.fpioa.GPIOHS1)
   
10. key0 = GPIO(GPIO.GPIOHS0, GPIO.IN, GPIO.PULL_UP)
    
11. key1 = GPIO(GPIO.GPIOHS1, GPIO.IN, GPIO.PULL_UP)
    
12. 
    
13. timer0 = Timer(Timer.TIMER0, Timer.CHANNEL0, mode=Timer.MODE_PWM)
    
14. 
    
15. # 构造PWM对象
    
16. pwm0 = PWM(timer0, freq=500000, duty=50, pin=board_info.LEDR, enable=True)
    
17. 
    
18. duty = 50
    
19. while True:
    
20.     if key0.value() == 0:
    
21.         time.sleep_ms(20)
    
22.         if key0.value() == 0:
    
23.             duty = duty + 10
    
24.             while key0.value() == 0:
    
25.                 pass
    
26.     elif key1.value() == 0:
    
27.         time.sleep_ms(20)
    
28.         if key1.value() == 0:
    
29.             duty = duty - 10
    
30.             while key1.value() == 0:
    
31.                 pass
    
32.     if duty == 0:
    
33.         duty = 10
    
34.     elif duty == 110:
    
35.         duty = 100
    
36.     # 修改PWM占空比
    
37.     if pwm0.duty() != duty:
    
38.         pwm0.duty(duty)
    
39.     time.sleep_ms(10)

复制代码

       可以看到，首先是初始化使用到独立按键的IO，然后构造了一个PWM模式的Timer对象。
       接下来构造了一个PWM对象，PWM对象的配置为从红色LED连接的IO引脚输出一个频率为500KHz，占空比为50%的PWM。
       最后就是在一个循环中读取按键的状态，当读取到KEY0按键被按下，则增加PWM输出的占空比，具体应表现为红色LED的亮度减少，当读取到KEY1按键被按下，则减少PWM输出的占空比，具体应表现为红色LED的亮度增加。

       19.4 运行验证
       将DNK210开发板连接CanMV IDE，并点击CanMV IDE上的“开始(运行脚本)”按钮后，此时，便可看到红色LED处于半亮状态，若按下KEY0按键，则可以看到红色LED的亮度减小，这是因为PWM输出的占空比增加导致的，若按下KEY1按键，则可以看到红色LED的亮度增加，这是因为PWM输出的占空比减小导致的。