【Raspberry Pi 5测评】3.硬件产生PWM

电子烂人

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0.前言

前面把摄像头成功驱动好了。摄像头有了，还需要一个可动的云台来调整方向，才能是一个完整的监视器；

这一期来尝试用硬件PWM驱动舵机。

1.PWM实现原理
树莓派硬件PWM基于专用时钟电路生成精确脉冲信号

硬件PWM的接口很少，只有两个PWM通道：

PWM0：GPIO12（通道0）或 GPIO18（通道0复用）

PWM1：GPIO13（通道1）或 GPIO19（通道1复用）

注意事项：

1. 硬件PWM需root权限操作

2. 软件PWM频率超过1kHz时可能出现抖动

3. 多核负载下建议使用硬件PWM保证时序精度

4. 驱动感性负载时应添加保护电路

应用场景对比：

类型	精度	频率范围	CPU占用	适用场景
硬件PWM	±5ns	0-12.5MHz	<1%	伺服控制/精密调速
软件PWM	±50μs	1Hz-1kHz	10-30%	LED调光/简单控制

故这里先演示一下硬件PWM，之后也会贴出软件PWM的代码。

2.硬件PWM配置

以配置GPIO12为例，检查下/boot/config.txt这个文件里有没有GPIO12的配置：

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# 编辑/boot/config.txt 添加
dtoverlay=pwm-2chan,pin=12,func=4,pin2=13,func2=4

舵机需要的PWM波形比较特殊，在舵机控制中的 PWM 信号的周期=20ms，脉宽(高电平宽度)范围=0.5ms~2.5ms。

以180°的舵机为例，不同占空比的波形控制的角度不同，比如：
0.5ms————0°
1.0ms————45°
1.5ms————90°
2.0ms————135°

2.5ms————180°(有死区无法完全伸展)

 

图源：网络

 

典型参数设置流程：

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import pigpio

pi = pigpio.pi()
if not pi.connected:
    exit()

pi.set_PWM_frequency(12, 50)
pi.set_PWM_range(12, 200)
pi.set_PWM_dutycycle(12, 95)  # 1.5ms的脉冲宽度

try:
    while True:
        pass
except KeyboardInterrupt:
    pi.stop()

当硬件资源不足时，可使用RPi.GPIO库的软件实现。软件PWM的代码也贴出，不过推荐在控制舵机的时候还是使用硬件PWM更精准。

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import RPi.GPIO as GPIO
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(17, GPIO.OUT)
pwm = GPIO.PWM(17, 50)  # 50Hz
pwm.start(25)            # 25%占空比

晚点把演示的视频贴上来

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lugl4313820

大佬，这进度可以呀，他的GPIO最高可以产生多少速度的PWM波形？