HonestQiao 发表于 2024-2-18 22:31

【ST NUCLEO-C031C6开发板测评】使用定时器PWM输出控制RGB LED

<div class='showpostmsg'><p><strong>一、硬件了解</strong></p>

<p>STM32C031C6的MCU系统架构中,提供了多个定时器:</p>

<p> &nbsp;</p>

<p>&nbsp;</p>

<p>这些定时器的具体异同点如下:</p>

<p> &nbsp;</p>

<p>本篇分享使用定时器PWM输出控制RGB LED,选用了TIM3定时器来进行控制。</p>

<p>TIM3的具体介绍如下:</p>

<p> &nbsp;</p>

<p>&nbsp;</p>

<p>该定时器框图如下:</p>

<p> &nbsp;</p>

<p>&nbsp;</p>

<p>要单独控制RGB LED的R、G、B,需要3个通道。而TIM3有4个独立通道,所以用来控制没有问题。</p>

<p>&nbsp;</p>

<p>&nbsp;</p>

<p>二、RGB LED了解</p>

<p>我使用的RGB LED为5050灯珠的三色全彩LED:</p>

<p> &nbsp;</p>

<p>&nbsp;</p>

<p>注意这个上面的灯珠和WS2812B的灯珠看起来一样,但是实际使用不同。</p>

<p>WS2812B的自带IC,一个灯带上的每一颗都可以单独控制。而普通5050灯带需要统一行动。</p>

<p>&nbsp;</p>

<p><strong>三、zephyr对定时器的支持</strong></p>

<p>从zephyr/../modules/hal/stm32/dts/st/c0/stm32c031c(4-6)tx-pinctrl.dtsi中,可以了解到tim3定时器关联的pinctrl信息:</p>

<p> &nbsp;</p>

<p>因为PA5已经被&nbsp;zephyr/boards/arm/nucleo_c031c6/nucleo_c031c6.dts 配置中默认的TIM1对应的PWM占用了,</p>

<p> &nbsp;</p>

<p>&nbsp;</p>

<p>所以我选择了TIM3中所对应的PA6、PA7、PB0通道来做为RGB的控制,对应开发板上的如下引脚:</p>

<p> &nbsp;</p>

<p>&nbsp;</p>

<p>&nbsp;</p>

<p>不过,zephyr/boards/arm/nucleo_c031c6/nucleo_c031c6.dts中没有TIM3的配置,所以需要自己添加一个配置文件:nucleo_c031c6.overlay</p>

<pre>
<code class="language-json">/ {
        mypwmleds {
                compatible = "pwm-leds";

                my_red_pwm_led: my_led_pwm_0 {
                        pwms = &lt;&amp;pwm3 1 PWM_MSEC(20) PWM_POLARITY_NORMAL&gt;;
                        label = "Red PWM LED";
                };
                my_green_pwm_led: my_led_pwm_1 {
                        pwms = &lt;&amp;pwm3 2 PWM_MSEC(20) PWM_POLARITY_NORMAL&gt;;
                        label = "Green PWM LED";
                };
                my_blue_pwm_led: my_led_pwm_2 {
                        pwms = &lt;&amp;pwm3 3 PWM_MSEC(20) PWM_POLARITY_NORMAL&gt;;
                        label = "Blue PWM LED";
                };
        };

    aliases {
                my-pwm-led0 = &amp;my_green_pwm_led;
                my-pwm-led1 = &amp;my_blue_pwm_led;
                my-pwm-led2 = &amp;my_red_pwm_led;
                my-green-pwm-led = &amp;my_green_pwm_led;
                my-blue-pwm-led = &amp;my_blue_pwm_led;
                my-red-pwm-led = &amp;my_red_pwm_led;
    };

};

&amp;timers3 {
        st,prescaler = &lt;10000&gt;;
        status = "okay";
        pwm3: pwm {
                pinctrl-0 = &lt;&amp;tim3_ch1_pa6 &amp;tim3_ch2_pa7 &amp;tim3_ch3_pb0&gt;;
                pinctrl-names = "default";
                status = "okay";
        };
};</code></pre>

<p>&nbsp;</p>

<p><strong>四、代码编写</strong></p>

<p>在 zephyr/samples/basic/rgb_led,有单个RGB LED的控制代码:</p>

<pre>
<code class="language-cpp">/*
* Copyright (c) 2016 Intel Corporation
*
* SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
*/

/**
* @File Sample app to demonstrate PWM-based RGB LED control
*/

#include &lt;zephyr/kernel.h&gt;
#include &lt;zephyr/sys/printk.h&gt;
#include &lt;zephyr/device.h&gt;
#include &lt;zephyr/drivers/pwm.h&gt;

static const struct pwm_dt_spec red_pwm_led =
        PWM_DT_SPEC_GET(DT_ALIAS(red_pwm_led));
static const struct pwm_dt_spec green_pwm_led =
        PWM_DT_SPEC_GET(DT_ALIAS(green_pwm_led));
static const struct pwm_dt_spec blue_pwm_led =
        PWM_DT_SPEC_GET(DT_ALIAS(blue_pwm_led));

#define STEP_SIZE PWM_USEC(2000)

int main(void)
{
        uint32_t pulse_red, pulse_green, pulse_blue; /* pulse widths */
        int ret;

        printk("PWM-based RGB LED control\n");

        if (!pwm_is_ready_dt(&amp;red_pwm_led) ||
          !pwm_is_ready_dt(&amp;green_pwm_led) ||
          !pwm_is_ready_dt(&amp;blue_pwm_led)) {
                printk("Error: one or more PWM devices not ready\n");
                return 0;
        }

        while (1) {
                for (pulse_red = 0U; pulse_red &lt;= red_pwm_led.period;
                     pulse_red += STEP_SIZE) {
                        ret = pwm_set_pulse_dt(&amp;red_pwm_led, pulse_red);
                        if (ret != 0) {
                                printk("Error %d: red write failed\n", ret);
                                return 0;
                        }

                        for (pulse_green = 0U;
                             pulse_green &lt;= green_pwm_led.period;
                             pulse_green += STEP_SIZE) {
                                ret = pwm_set_pulse_dt(&amp;green_pwm_led,
                                                     pulse_green);
                                if (ret != 0) {
                                        printk("Error %d: green write failed\n",
                                             ret);
                                        return 0;
                                }

                                for (pulse_blue = 0U;
                                     pulse_blue &lt;= blue_pwm_led.period;
                                     pulse_blue += STEP_SIZE) {
                                        ret = pwm_set_pulse_dt(&amp;blue_pwm_led,
                                                             pulse_blue);
                                        if (ret != 0) {
                                                printk("Error %d: "
                                                     "blue write failed\n",
                                                     ret);
                                                return 0;
                                        }
                                        k_sleep(K_SECONDS(1));
                                }
                        }
                }
        }
        return 0;
}
</code></pre>

<p>&nbsp;</p>

<p>参考上述代码,编写控制3个LED的代码:</p>

<pre>
<code class="language-cpp">#include &lt;zephyr/kernel.h&gt;
#include &lt;zephyr/sys/printk.h&gt;
#include &lt;zephyr/device.h&gt;
#include &lt;zephyr/drivers/pwm.h&gt;

static const struct pwm_dt_spec red_pwm_led =
        PWM_DT_SPEC_GET(DT_ALIAS(my_red_pwm_led));
static const struct pwm_dt_spec green_pwm_led =
        PWM_DT_SPEC_GET(DT_ALIAS(my_green_pwm_led));
static const struct pwm_dt_spec blue_pwm_led =
        PWM_DT_SPEC_GET(DT_ALIAS(my_blue_pwm_led));

// 延时时间
#define DELAY_TIME_MS 500U

// pulse基础值
#define PULSE_BASE 0x80000
// 亮度最大值
#define BRIGHTNESS_MAX 32

int main(void)
{
        uint32_t pulse_red, pulse_green, pulse_blue; /* pulse widths */
        int ret;

        printk("PWM-based RGB LED control\n");

        if (!pwm_is_ready_dt(&amp;red_pwm_led) ||
          !pwm_is_ready_dt(&amp;green_pwm_led) ||
          !pwm_is_ready_dt(&amp;blue_pwm_led)) {
                printk("Error: one or more PWM devices not ready\n");
                return 0;
        }

        printk("period(r,g,b)=(%d,%d,%d)\n", red_pwm_led.period, green_pwm_led.period, blue_pwm_led.period);
        uint32_t color_pulse_list = {
                {0, 0, 0},
                {1, 0, 0},
                {0, 1, 0},
                {0, 0, 1},
                {1, 1, 0},
                {0, 1, 1},
                {1, 0, 1},
                {1, 1, 1}
        };

        uint32_t i = 0;
        uint32_t brightness = 1;
        while (1) {
                pulse_red = color_pulse_list * PULSE_BASE * brightness;
                pulse_green = color_pulse_list * PULSE_BASE * brightness;
                pulse_blue = color_pulse_list * PULSE_BASE * brightness;

                ret = pwm_set_pulse_dt(&amp;red_pwm_led, pulse_red);
                if (ret != 0) {
                        printk("Error %d: red write failed\n", ret);
                        return 0;
                }

                ret = pwm_set_pulse_dt(&amp;green_pwm_led,
                                        pulse_green);
                if (ret != 0) {
                        printk("Error %d: green write failed\n",
                                        ret);
                        return 0;
                }

                ret = pwm_set_pulse_dt(&amp;blue_pwm_led,
                                                pulse_blue);
                if (ret != 0) {
                        printk("Error %d: "
                                        "blue write failed\n",
                                        ret);
                        return 0;
                }

                printk("pulse(r,g,b)=(%04X,%04X,%04X), brightness=%d\n", pulse_red, pulse_green, pulse_blue, brightness);
                k_sleep(K_MSEC(DELAY_TIME_MS));

                i++;
                if (i == 8) {
                        i = 0;
                        brightness++;
                        if(brightness&gt;BRIGHTNESS_MAX) {
                                brightness = 1;
                        }
                }
#endif
        }
        return 0;
}
</code></pre>

<p>上述代码中,使用&nbsp;my_red_pwm_led、my_green_pwm_led、my_blue_pwm_led来对应dts定义的R、G、B控制设备。</p>

<p>然后定义了&nbsp;color_pulse_list ,用于设置R、G、B的点亮情况:</p>

<pre>
<code class="language-cpp">        uint32_t color_pulse_list = {
                {0, 0, 0},
                {1, 0, 0},
                {0, 1, 0},
                {0, 0, 1},
                {1, 1, 0},
                {0, 1, 1},
                {1, 0, 1},
                {1, 1, 1}
        };</code></pre>

<p>然后在循环中,依次使用上述配置,点亮R、G、B中的1个或者多个,并使用brightness来控制亮度。</p>

<p>&nbsp;</p>

<p><strong>五、输出结果</strong></p>

<p>将之前的nucleo_c031c6.overlay保存到&nbsp;zephyr/samples/basic/rgb_led/boards/下,然后编译烧录到开发板,就能输出结果:</p>

<p> &nbsp;</p>

<p>RGB LED也会随之跟着变换颜色:</p>

<p>8f8a3ab0d522f5561e7f2c9395f9324b<br />
&nbsp;</p>

<p><strong>六、参考资料</strong></p>

<ul>
        <li><a href="https://blog.csdn.net/m0_49330686/article/details/129555465">STM32定时器详解_stm32中定时器1-5有啥区别-CSDN博客</a></li>
</ul>
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qwqwqw2088 发表于 2024-2-20 07:44

<p><span style="color: rgb(51, 51, 51); text-transform: none; text-indent: 0px; letter-spacing: normal; font-family: Tahoma, &quot;Microsoft Yahei&quot;, Simsun; font-size: 14px; font-style: normal; font-weight: 400; word-spacing: 0px; float: none; display: inline !important; white-space: normal; orphans: 2; widows: 2; background-color: rgb(255, 255, 255); font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-thickness: initial; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">注意这个上面的灯珠和WS2812B的灯珠看起来一样,但是实际使用不同,什么原因</span></p>
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