ESP32のLEDCについて調べてみた。：Under Power 研究所：SSブログ

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ESP32のLEDCについて調べてみた。　[ESP32] [編集]

某SNSで、LEDCで16チャネル分のPWM出力した時、チャネル8以降でDutyを0に設定してもLOWにならない！と言う話があって、ちょっとLEDCについて調べてみた。
なので以下の様なコードを書いてお確かめ。

ESP32_LEDC_TEST.ino

#include  "led.h"

#define  LED_CH0_PIN  32
#define  LED_CH1_PIN  33
#define  LED_CH2_PIN  25
#define  LED_CH3_PIN  26
#define  LED_CH4_PIN  27
#define  LED_CH5_PIN  14
#define  LED_CH6_PIN  13
#define  LED_CH7_PIN  15
#define  LED_CH8_PIN  4
#define  LED_CH9_PIN  16
#define  LED_CH10_PIN  17
#define  LED_CH11_PIN  5
#define  LED_CH12_PIN  18
#define  LED_CH13_PIN  19
#define  LED_CH14_PIN  21
#define  LED_CH15_PIN  22

#define  LED_CH0_FRQ  1000.0  /* hz チャネル0とチャネル1は同一タイマーの為、後から設定した方の周波数になるはず */
#define  LED_CH1_FRQ  2000.0  /* hz チャネル0とチャネル1は同一タイマーの為、後から設定した方の周波数になるはず */
#define  LED_CH2_FRQ  3000.0  /* hz チャネル2とチャネル3は同一タイマーの為、後から設定した方の周波数になるはず */
#define  LED_CH3_FRQ  4000.0  /* hz チャネル2とチャネル3は同一タイマーの為、後から設定した方の周波数になるはず */
#define  LED_CH4_FRQ  5000.0  /* hz チャネル4とチャネル5は同一タイマーの為、後から設定した方の周波数になるはず */
#define  LED_CH5_FRQ  6000.0  /* hz チャネル4とチャネル5は同一タイマーの為、後から設定した方の周波数になるはず */
#define  LED_CH6_FRQ  7000.0  /* hz チャネル6とチャネル7は同一タイマーの為、後から設定した方の周波数になるはず */
#define  LED_CH7_FRQ  8000.0  /* hz チャネル6とチャネル7は同一タイマーの為、後から設定した方の周波数になるはず */
#define  LED_CH8_FRQ  9000.0  /* hz チャネル8とチャネル9は同一タイマーの為、後から設定した方の周波数になるはず */
#define  LED_CH9_FRQ  10000.0  /* hz チャネル8とチャネル9は同一タイマーの為、後から設定した方の周波数になるはず */
#define  LED_CH10_FRQ  20000.0  /* hz チャネル10とチャネル11は同一タイマーの為、後から設定した方の周波数になるはず */
#define  LED_CH11_FRQ  30000.0  /* hz チャネル10とチャネル11は同一タイマーの為、後から設定した方の周波数になるはず */
#define  LED_CH12_FRQ  40000.0  /* hz チャネル12とチャネル13は同一タイマーの為、後から設定した方の周波数になるはず */
#define  LED_CH13_FRQ  50000.0  /* hz チャネル12とチャネル13は同一タイマーの為、後から設定した方の周波数になるはず */
#define  LED_CH14_FRQ  60000.0  /* hz チャネル14とチャネル15は同一タイマーの為、後から設定した方の周波数になるはず */
#define  LED_CH15_FRQ  70000.0  /* hz チャネル14とチャネル15は同一タイマーの為、後から設定した方の周波数になるはず */

#define  LED_CH0_RES  (8)  /* resolution */
#define  LED_CH1_RES  (8)  /* resolution */
#define  LED_CH2_RES  (8)  /* resolution */
#define  LED_CH3_RES  (8)  /* resolution */
#define  LED_CH4_RES  (8)  /* resolution */
#define  LED_CH5_RES  (8)  /* resolution */
#define  LED_CH6_RES  (8)  /* resolution */
#define  LED_CH7_RES  (8)  /* resolution */
#define  LED_CH8_RES  (8)  /* resolution */
#define  LED_CH9_RES  (8)  /* resolution */
#define  LED_CH10_RES  (8)  /* resolution */
#define  LED_CH11_RES  (8)  /* resolution */
#define  LED_CH12_RES  (8)  /* resolution */
#define  LED_CH13_RES  (8)  /* resolution */
#define  LED_CH14_RES  (8)  /* resolution */
#define  LED_CH15_RES  (8)  /* resolution */

#define  DUTY( duty,res )  map( duty,0,100,0,(1 << res) - 1 )

led led_0( LED_CH0_PIN, 0 );
led led_1( LED_CH1_PIN, 1 );
led led_2( LED_CH2_PIN, 2 );
led led_3( LED_CH3_PIN, 3 );
led led_4( LED_CH4_PIN, 4 );
led led_5( LED_CH5_PIN, 5 );
led led_6( LED_CH6_PIN, 6 );
led led_7( LED_CH7_PIN, 7 );
led led_8( LED_CH8_PIN, 8 );
led led_9( LED_CH9_PIN, 9 );
led led_10( LED_CH10_PIN, 10 );
led led_11( LED_CH11_PIN, 11 );
led led_12( LED_CH12_PIN, 12 );
led led_13( LED_CH13_PIN, 13 );
led led_14( LED_CH14_PIN, 14 );
led led_15( LED_CH15_PIN, 15 );

void setup()
{
  /* led 0 */
  led_0.begin( LED_CH0_FRQ, LED_CH0_RES );
  led_0.write( DUTY( 50,LED_CH0_RES) );
  /* led 1 */
  led_1.begin( LED_CH1_FRQ, LED_CH1_RES );
  led_1.write( DUTY( 50,LED_CH1_RES) );
  /* led 2 */
  led_2.begin( LED_CH2_FRQ, LED_CH2_RES );
  led_2.write( DUTY( 50,LED_CH2_RES) );
  /* led 3 */
  led_3.begin( LED_CH3_FRQ, LED_CH3_RES );
  led_3.write( DUTY( 50,LED_CH3_RES) );
  /* led 4 */
  led_4.begin( LED_CH4_FRQ, LED_CH4_RES );
  led_4.write( DUTY( 50,LED_CH4_RES) );
  /* led 5 */
  led_5.begin( LED_CH5_FRQ, LED_CH5_RES );
  led_5.write( DUTY( 50,LED_CH5_RES) );
  /* led 6 */
  led_6.begin( LED_CH6_FRQ, LED_CH6_RES );
  led_6.write( DUTY( 50,LED_CH6_RES) );
  /* led 7 */
  led_7.begin( LED_CH7_FRQ, LED_CH7_RES );
  led_7.write( DUTY( 50,LED_CH7_RES) );
  /* led 8 */
  led_8.begin( LED_CH8_FRQ, LED_CH8_RES );
  led_8.write( DUTY( 50,LED_CH8_RES) );
//  led_8.write( 0 );
//  led_8.write( 255 );
  /* led 9 */
  led_9.begin( LED_CH9_FRQ, LED_CH9_RES );
  led_9.write( DUTY( 50,LED_CH9_RES) );
  /* led 10 */
  led_10.begin( LED_CH10_FRQ, LED_CH10_RES );
  led_10.write( DUTY( 50,LED_CH10_RES) );
  /* led 11 */
  led_11.begin( LED_CH11_FRQ, LED_CH11_RES );
  led_11.write( DUTY( 50,LED_CH11_RES) );
  /* led 12 */
  led_12.begin( LED_CH12_FRQ, LED_CH12_RES );
  led_12.write( DUTY( 50,LED_CH12_RES) );
  /* led 13 */
  led_13.begin( LED_CH13_FRQ, LED_CH13_RES );
  led_13.write( DUTY( 50,LED_CH13_RES) );
  /* led 14 */
  led_14.begin( LED_CH14_FRQ, LED_CH14_RES );
  led_14.write( DUTY( 50,LED_CH14_RES) );
  /* led 15 */
  led_15.begin( LED_CH15_FRQ, LED_CH15_RES );
  led_15.write( DUTY( 50,LED_CH15_RES) );
}

void loop()
{
}

led.h

/****************************************************************************/
/* led header                                                               */
/*                         Copyright (C) 2018 hamayan All Rights Reserved.  */
/****************************************************************************/
#ifndef LED_h
#define LED_h

#include  <Arduino.h>
#include  <esp32-hal-ledc.h>

extern "C" {
}

class led {
private :
  uint8_t ledPin;
  uint8_t ledChannel;

public :  
  led( uint8_t pin, uint8_t channel );
  ~led();
  double begin( double freq, uint8_t resolution_bits );

  void write( uint32_t duty );
  uint32_t read();
  double tone( double freq );
  double note( note_t note, uint8_t octave );
};

#endif /* LED_h */

/****************************************************************************/
/*                                  Copyright (C) 2018- by hamayan          */
/****************************************************************************/

led.c

/****************************************************************************/
/* led source                                                               */
/*                         Copyright (C) 2018 hamayan All Rights Reserved.  */
/****************************************************************************/
#include  "led.h"

/*************************************************************************/
/*  constructor,destructor                                               */
/*************************************************************************/
led::led( uint8_t pin, uint8_t channel )
{
  ledPin = pin;
  ledChannel = channel;
  ledcAttachPin( pin, channel );
}

led::~led()
{
  ledcDetachPin( ledPin );
}

/*************************************************************************/
/*  begin                                                                */
/*************************************************************************/
double led::begin( double freq, uint8_t resolution_bits )
{
  return ledcSetup( ledChannel, freq, resolution_bits );
}


/*************************************************************************/
/*  write (duty)                                                         */
/*************************************************************************/
void led::write( uint32_t duty )
{
  ledcWrite( ledChannel, duty );
}


/*************************************************************************/
/*  read (duty)                                                          */
/*************************************************************************/
uint32_t led::read()
{
  return ledcRead( ledChannel );
}


/*************************************************************************/
/*  tone                                                                 */
/*************************************************************************/
double led::tone( double freq )
{
  return ledcWriteTone( ledChannel, freq );
}


/*************************************************************************/
/*  note                                                                 */
/*************************************************************************/
double led::note( note_t note, uint8_t octave )
{
  return ledcWriteNote( ledChannel, note, octave );
}


/****************************************************************************/
/*                                  Copyright (C) 2018- by hamayan          */
/****************************************************************************/

チャネル0のみ1000HzでDuty=50%の波形を出力してみると以下の波形となった。

次に全16チャネルを出力させてみた。その時のチャネル0の波形が以下である。

お判り頂けたであろうか？PWM周波数が変わってしまっている。

以下はesp32_hal_ledc.cの一部抜粋である。

/*
 * LEDC Chan to Group/Channel/Timer Mapping
** ledc: 0  => Group: 0, Channel: 0, Timer: 0
** ledc: 1  => Group: 0, Channel: 1, Timer: 0
** ledc: 2  => Group: 0, Channel: 2, Timer: 1
** ledc: 3  => Group: 0, Channel: 3, Timer: 1
** ledc: 4  => Group: 0, Channel: 4, Timer: 2
** ledc: 5  => Group: 0, Channel: 5, Timer: 2
** ledc: 6  => Group: 0, Channel: 6, Timer: 3
** ledc: 7  => Group: 0, Channel: 7, Timer: 3
** ledc: 8  => Group: 1, Channel: 0, Timer: 0
** ledc: 9  => Group: 1, Channel: 1, Timer: 0
** ledc: 10 => Group: 1, Channel: 2, Timer: 1
** ledc: 11 => Group: 1, Channel: 3, Timer: 1
** ledc: 12 => Group: 1, Channel: 4, Timer: 2
** ledc: 13 => Group: 1, Channel: 5, Timer: 2
** ledc: 14 => Group: 1, Channel: 6, Timer: 3
** ledc: 15 => Group: 1, Channel: 7, Timer: 3
*/

チャネル0とチャネル1は同一タイマーとなっている、、、ようするにチャネル0とチャネル1間では、後から設定した方が有効となってしまう。そりゃそうだ、、、
またチャネル0からチャネル7までと、チャネル8からチャネル15までで異なるグループとなっている。これはグループ0が80MHzを原振とする高速側のタイマー、グループ1が1MHz？を原振とする低速側のタイマーとなっているようである。
つまりledcで沢山のチャネルを使用する時は、上記事柄に気を付けて使う必要がある。

※低速側タイマーの場合、最大のPWM周波数は312KHz(8bit解像度)くらい？
※高速側タイマーの場合、最大のPWM周波数は312KHz(8bit解像度)くらい？
※え！う～～～～ん、高速は判る、80MHzを256で割れば312KHzだしい。まるでウドンのキツネをつまんでいる様な、、、
※結局グループ0側も、グループ1側も、解像度を2bitにすると20MHzの波形を出力できるのう！なんだったのだろう？？？
※20MHzにすると、IO18とIO21が出力しない。

さて、件のLOWが出ない件であるが、Duty=0とした時の波形が以下である。

LOWフラット、、、
試しにDuty=100とした時の波形は以下である。

3.3Vフラットに見えるが、立下りのヒゲが出ている、、、

2018-11-16 11:17 nice!(0) コメント(0)

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