我用树莓派Pico学Python (4) - PWM

PWM全称是脉冲宽度调制（

Pulse width modulation

），也叫脉宽调制，从波形上看PWM就是方波。PWM的频率是1秒内有多少个方波脉冲，PWM的占空比是方波的一个周期内高电平所占的百分比。

介绍另一篇博文，对PWM的解释比较好：

https://blog.csdn.net/as480133937/article/details/103439546

从本专题的前几篇可以看到，树莓派Pico的GPIO可以输出高电平（可以点亮LED）或低电平（可以熄灭LED）。同时，树莓派的所有GPIO也都可以输出PWM，即按照一定的频率的高低电平的变化，而且频率和占空比可以很方便的设定和更改。

当然，按照之前闪烁LED的程序，GPIO实际上输出的也是PWM，只不过PWM的频率比较低（1Hz）。如果要提高频率、改变占空比的话，就要麻烦一些。 而按照直接输出PWM的方法，就非常的方便。

先来把闪烁LED的程序改为PWM输出的方式：

import time
from machine import Pin, PWM

# 设定GPIO25为PWM输出方式
pwm = PWM(Pin(25))
# 设定PWM的频率为10Hz，这是Pico的PWM输出的最低频率
pwm.freq(10)
# 设定PWM的占空比，取值范围0~65535， 而32768大约是一半，也就是50%
pwm.duty_u16(32768)
           

运行这段程序后，可以看到

绿色LED

以10Hz的频率快速闪烁（树莓派Pico的PWM不能输出1Hz脉冲，也就不能让LED每1秒闪一次），而程序运行完毕后返回了命令提示符（如下所示），说明这段程序不是死循环，PWM是主芯片 “自动” 一直在输出的

MicroPython v1.16 on 2021-06-18; Raspberry Pi Pico with RP2040

Type "help()" for more information.
>>> %Run -c $EDITOR_CONTENT
>>> 
           

呼吸灯

如下程序代码来自于树莓派Pico的官方文档

https://datasheets.raspberrypi.org/pico/raspberry-pi-pico-python-sdk.pdf

第17页

不过我将最后一句的延时时间改为0.005秒，让呼吸的速度慢一些。 程序运行后会让

绿色LED

呼吸闪烁4次。

# Example using PWM to fade an LED.

import time
from machine import Pin, PWM

# Construct PWM object, with LED on Pin(25).
pwm = PWM(Pin(25))

# Set the PWM frequency.
pwm.freq(1000)

# Fade the LED in and out a few times.
duty = 0
direction = 1
for _ in range(8 * 256):
    duty += direction
    if duty > 255:
        duty = 255
        direction = -1
    elif duty < 0:
        duty = 0
        direction = 1
    pwm.duty_u16(duty * duty)
    time.sleep(0.005)
           

更进一步

我们再来尝试同时在几个GPIO产生不同频率、不同占空比的PWM。

在此之前，先说明几点树莓派Pico的PWM需要注意的地方：

• 树莓派Pico一共有8个独立PWM引擎，被称为

  slices

  。
• 每一个slice有一个

  A通道

  和一个

  B通道

  可以输出PWM。
• 不同的

  slice

  可以产生不同的频率，但是一个

  slice

  的不同GPIO只能有一个相同的频率

• A通道

  和

  B通道

  可以有不同的占空比，但是一个

  slice

  的一个通道的GPIO只能有

  相同

  的占空比
• 需要注意，对PWM的设定会影响一个slice的所有GPIO
• PWM的8个Slice对应的GPIO如下表：

Slice	A	B
0, 16	1, 17
1	2, 18	3, 19
2	4, 20	5, 21
3	6, 22	7, 23
4	8, 24	9, 25
5	10, 26	11, 27
6	12, 28	13, 29
7	14	15

在前面的博文可以看到，树莓派Pico核心板的

绿色LED

连接到

GPIO25

，而

01Studio

开发学习板的

红、黄、蓝LED

分别连接到

GPIO18

，

GPIO19

，

GPIO20

。

GPIO25

在

Slice 4

，

GPIO18

和

GPIO19

在

Slice 1

，

GPIO20

在

Slice 2

。

也就是说，

红色LED

和

黄色LED

只能有相同的闪烁频率，但是可以有不同的占空比，而

绿色LED

、

红色LED

、

蓝色LED

则可以有不同的闪烁频率。

import time
from machine import Pin, PWM

pwm_green  = PWM(Pin(25))
pwm_red    = PWM(Pin(18))
pwm_yellow = PWM(Pin(19))
pwm_blue   = PWM(Pin(20))

# 绿色LED闪烁频率 1000Hz
pwm_green.freq(1000)
# 红色LED闪烁频率 10Hz
pwm_red.freq(10)
# 黄色LED闪烁频率 10Hz
pwm_yellow.freq(10)
# 蓝色LED闪烁频率 20Hz
pwm_blue.freq(20)

# 绿色LED闪烁占空比 10%
pwm_green.duty_u16(6553)
# 红色LED闪烁占空比 1%
pwm_red.duty_u16(655)
# 黄色LED闪烁占空比 50%
pwm_yellow.duty_u16(32768)
# 蓝色LED闪烁占空比50%
pwm_blue.duty_u16(32768)
           

运行程序后可以看到：

• 绿色LED

  因为闪烁频率是1000Hz，肉眼看不出闪烁，但是因为占空比只有10%，所以亮度比正常低很多；

• 红色LED

  和

  黄色LED

  的闪烁频率是一样的，但是红色LED的亮起时间明显短很多；

• 蓝色LED

  的闪烁频率明显比

  红色LED

  、

  黄色LED

  的快，但是还是肉眼可见的闪烁

此时，在 Thonny 的 Shell 区域的命令提示行中尝试运行如下命令：

pwm_yellow.freq(100)
           

然后再运行

pwm_red.freq()
           

可以看到结果

>>> pwm_red.freq()
100
           

说明我们在更改

黄色LED

闪烁频率为100Hz时，

红色LED

的频率也变为100Hz了。

而观察开发板上的LED，也可以看出，此时

红色LED

和

黄色LED

肉眼都看不出闪烁了，只是

红色LED

的亮度比

黄色LED

的亮度低很多，因为驱动

红色LED

的PWM的占空比只有1%。