25/1/13 算法笔记＜嵌入式＞ 继续学习Esp32

server/2025/1/15 7:57:14/

PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制） 是一种通过快速切换高低电平来模拟中间电压值的技术。它广泛应用于控制 LED 亮度、电机速度、音频生成等场景。

analogWrite函数:用于在微控制器（如 Arduino）上生成模拟信号。

使用analogWrite改变亮度。

#define POT 26
#define LED 13
//初始化电位计输入信号
int pot_value;
int led_value;void setup(){pinMode(POT,INPUT);pinMode(POT,INPUT);  
}
void loop(){//读取电位计模拟输入值pot_value=analogRead(POT);//吧电位计模拟输入值转换为LED模拟输出led_value = pot_value/16;analogWrite(LED,led_value);delay(50);
}

使用LEDC外设

#define POT 26
#define LED 13
#define CHANNEL 0
#define RESOLUTION 12
#define FREQ 1000//初始化电位计输入信号
int pot_value;//用于存储电位计读取的模拟值
int led_value;void setup(){ //设置ADC分辨率analogReadResolution(12);//配置输入衰减analogSetAttenuation(ADC_11db);//建立LEDC通道，配置LEDC分辨率ledcSetup(CHANNEL,1000,12);//关联GPIO与LEDC通道ledcAttachPin(LED,CHANNEL);
}
void loop(){//读取电位计模拟输入值pot_value=analogRead(POT);//输出PWMledcWrite(CHANNEL,pot_value);delay(50);
}

I2C控制LED1602

设计理念是：信号线尽量少并且速率要尽量高，信号线少，可以减少引脚占用，这对早期的芯片（引脚很少）的很重要。

标准的I2C需要两根信号线：

SCL:时钟线，时钟都是有master提供的

SDA:双向数据线，发数据或者收数据（收发不能同时）

简单来说，只需要2根线，就可以对多台设备传输大量数据，减少单片机上IO口的占用。

TIP:需要将LiquidCrystal_I2C.h和.cpp文件放在一个目录下

库的使用：

显示文字在液晶屏上。

#include "LiquidCrystal_I2C.h"//构造LCD对象，设置地址，列数，行数
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);void setup(){ //初始化LCD对象lcd.init();//打印内容lcd.backlight();lcd.print("Hello,world!");
}
void loop(){}

通过串口显示

Serial.available()//判断串口缓冲区有没有数据，若大于0就读取了数据

Serial.read()//从串口读取一个字节的数据，并将其写入 LCD 显示屏。这通常用于将通过串口接收到的字符显示在 LCD 上。

Adafruit_SSD1306的使用

上述知识均来自小破站的

18. SPI 控制 OLED 液晶屏_哔哩哔哩_bilibili这里面。

使用步骤：

1.初始化OLED，调用构造函数，调用begin方法

2.初始化完成后，调用绘制类函数，当然可以设置颜色，字体

3.绘制完毕，调用显示类函数display。

#include <Arduino.h>
#include <SPI.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>#define WIDTH 128
#define HEIGH 64
#define OLED_MOSI 13 
#define OLED_SCK 18
#define OLED_DC 2 
#define OLED_CS 4
#define OLED_RESET 15Adafruit_SSD1306 oled(WIDTH,HIGH,OLED_MOSI,OLED_SCK,OLED_DC,OLED_RESET,OLED_CS);//初始化进度
int progress=0;void setup() {//OLED初始化oled.begin();//清除显示oled.clearDisplay();//绘制水平线oled.drawFastHLine(32,5,48,SSD1306_WHITE);//绘制斜线oled.drawLine(32,5,48,30,SSD1306_WHITE);//绘制矩形oled.drawRect(5,5,10,25,SSD1306_WHITE);//绘制实心矩阵oled.fillRect(75,5,10,30,SSD1306_WHITE);//设置光标位置oled.setCursor(5,50);//设置文本颜色oled.setTextColor(SSD1306_WHITE);//显示文字oled.println("Hello,world!");//显示内容oled.display();
}void loop() {//清楚显示oled.clearDisplay();//设置光标位置oled.setCursor(25,40);//显示文字oled.println("Progress");//显示进度条边框oled.drawRoundRect(0,10,128,20,5,SSD1306_WHITE);//显示进度oled.fillRoundRect(5,15,progress,10,2,SSD1306_WHITE);//进度递增
if (progress<118)
{progress++;
}
else
{progress=0;
}//显示内容oled.display();//延时delay(50);
}

U8G2库控制OLED

平台支持性好，支持中文

#include <Arduino.h>
#include <U8g2lib.h>//构造对象
U8G2_SSD1306_128X64_NONAME_F_4W_SW_SPI u8g2(U8G2_R0,18,13,4,2,15);void setup() {//初始化OLED对象u8g2.begin();//开启中文字符集支持u8g2.enableUTF8Print();//设置字体u8g2.setFont(u8g2_font_wqy12_t_chinese2);}void loop() {//清除缓存区内容u8g2.clearBuffer();//绘制内容u8g2.setCursor(0,15);u8g2.print("Hello,World!");u8g2.setCursor(0,40);u8g2.print("你好,ESP32");//发送缓存区内容到OLED显示
}

按键控制菜单

#include <Arduino.h>
#include <U8g2lib.h>#define BUTTON_UP 12
#define BUTTON_DOWN 14void display_menu();//定义菜单列表
char *menu[4] = {"Item 1","Item 2","Item 3","Item 4"};
//构造对象
U8G2_SSD1306_128X64_NONAME_1_4W_SW_SPI u8g2(U8G2_R0,18,13,4,2,15);//初始化按键列表
unsigned int order = 0;
void setup() {//初始化OLED对象u8g2.begin();u8g2.setFont(u8g2_font_6x12_tr);//配置输出按键pinMode(BUTTON_UP,INPUT_PULLUP);pinMode(BUTTON_DOWN,INPUT_PULLUP);
}void loop() 
{//判断按键是否按下，并记录位置if(!digitalRead(BUTTON_UP)){order = (order - 1 + 4)%4;}if(!digitalRead(BUTTON_DOWN)){order = (order + 1)%4;}display_menu(order);delay(80);
}
void display_menu(){u8g2.firstPage();do {//绘制页面内容u8g2.drawStr(0,12,"Menu");u8g2.drawHLinie(0,14,128);for(int i=0;i<4;i++){if(i==index){u8g2.drawStr(5,(i+2)*12+2,">");u8g2.drawStr(20,(i+2)*12+2,menu[i]);}else{u8g2.drawStr(5,(i+2)*12+2,menu[i]);}}}while(u8g2.nextPage());}

中断分类：

硬件中断，也称外部中断，一键中断响应外部硬件时间而发生，

软件中断：当触发软件事件时，会发生这种类型的中断。

在中断执行函数中不能用delay()函数

delay() 的工作原理

  • delay() 函数依赖于 Arduino 的 millis() 函数，后者通过定时器中断来更新时间。

  • 在 delay() 执行期间，程序会不断检查 millis() 的值，直到达到指定的延时时间。

  • 如果在 ISR 中使用 delay()，会导致以下问题：

    • 阻塞其他中断：delay() 依赖于定时器中断，但在 ISR 中，定时器中断被禁用，导致 millis() 无法更新，delay() 会一直阻塞。

    • 影响系统实时性：ISR 应该尽快执行完毕，delay() 会延长 ISR 的执行时间，影响系统的响应能力。

简单来说delay是一个阻塞函数，他会暂停代码的执行，会中断积压。

定时器中断

ESP32通过定时器可以完成各种预设好的任务，ESP32定时器达到指定时间后也会产生中断，然后在回调函数内执行所需功能。

#define LED 2
#define LED_ONCE 4hw_timer_t *timer = NULL;
hw_timer_t *timer_once = NULL;// 定时中断函数：用于 LED 闪烁
void IRAM_ATTR timer_interrupt() {digitalWrite(LED, !digitalRead(LED)); // 切换 LED 状态
}// 一次性定时中断函数：用于点亮 LED_ONCE
void IRAM_ATTR timer_once_interrupt() {digitalWrite(LED_ONCE, HIGH); // 点亮 LED_ONCE
}void setup() {pinMode(LED, OUTPUT);pinMode(LED_ONCE, OUTPUT);// 初始化定时器timer = timerBegin(0, 80, true);         // 使用定时器 0，分频系数 80，向上计数timer_once = timerBegin(1, 80, true);    // 使用定时器 1，分频系数 80，向上计数// 配置定时器中断timerAttachInterrupt(timer, &timer_interrupt, true);         // 绑定 timer_interrupt 到定时器 0timerAttachInterrupt(timer_once, &timer_once_interrupt, true); // 绑定 timer_once_interrupt 到定时器 1// 设置定时器周期（单位：微秒）timerAlarmWrite(timer, 1000000, true);         // 定时器 0 每 1 秒触发一次timerAlarmWrite(timer_once, 5000000, false);   // 定时器 1 在 5 秒后触发一次（仅一次）// 启用定时器报警timerAlarmEnable(timer);timerAlarmEnable(timer_once);
}void loop() {// 主循环无需操作
}

软件定时器

#include <Ticker.h>
#define LED 2
#define LED_ONCE 4//定义定时器对象
Ticker timer;
Ticker timer_once;//切换指定引脚的电平状态
void toggle(int pin){digitalWrite(pin,!digitalRead(pin));
}void setup() {pinMode(LED, OUTPUT);pinMode(LED_ONCE, OUTPUT);//配置定时器timer.attach(0.5,toggle,LED);timer_once.once(3,toggle,toggle,LED_ONCE);
}void loop() {// 主循环无需操作
}

舵机转动

CHANNEL 是 ESP32 的 LEDC（LED PWM 控制器） 通道编号。ESP32 的 LEDC 模块提供了多个独立的 PWM 通道，可以用来生成 PWM 信号，控制设备如 LED 亮度、舵机角度等。

  • 通道 0 用于生成 PWM 信号，控制连接到 SERVO 引脚（GPIO 13）的设备（如舵机）。

#define FREQ 50
#define CHANNEL 0
#define RESOLUTION 8
#define SERVO 13int calculatePWM(int degree){int min_width=0.5/20*pow(2,RESOLUTION);int max_width=2.5/20*pow(2,RESOLUTION);return (max_width-min_width)*degree/180+min_width;}void setup(){//建立LEDC通道ledcSetup(CHANNEL,FREQ,RESOLUTION);//关联GPIO口与LEDC通道ledcAttachPin(SERVO,CHANNEL);
}void loop(){for (int i=0;i<=180;i+=10){//输出PWM,设置占空比ledcWrite(CHANNEL,calculatePWM(i));delay(500);}
}

ok！明天见！


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