[作品] 46“万里”树莓派小车——PicoW学习（PWM、定时器）

lb8820265 2023-11-1 22:27 楼主

使用Pico W做底盘，需要至少有以下外设：GPIO，PWM，定时器，编码器读取和WiFi。GPIO，PWM，UART，定时器，这几个外设都有例程可以参考，移植起来也比较容易，这里一起介绍，顺便介绍一下工程移植过程。

目标

创建呼吸灯工程，设置两个个引脚为PWM输出连接LED，在定时器中断中改变PWM输出占空比，并通过UART输出定时器的间隔。

PWM简介

在写代码之前需要大致了解该芯片的PWM外设，PicoW主控芯片是RP2040，所以如果要详细的了解相关外设，可阅读芯片手册，在帖子最后有下载。PWM在数据手册的523页，所有的30个GPIO都可以用来输出PWM，一共16个PWM通道，由8个2通道的slices组成，也就是一个slices可以输出给两个引脚，可设置不同的占空比等。

PWM有一个不断增加计数器，通过TOP寄存器的值来周期，通过设置比较的值来控制占空比。普通模式(free-running模式)如下图。

PWM的频率公式如下。

fsys：PWM时钟，使用的CLK SYS，默认是等于PLL SYS=125Mhz

TOP：周期设置寄存器，默认65535

CSR_PH_CORRECT：相位校正模式，默认为0(普通模式)

DIV_INT：是时钟分配寄存器，1~255，默认为1

DIV_FRAC：FRAC是fractional的缩写，也就是小数，0~15，默认0

新建工程

使用前面介绍的方法打开工具“pico project generato”，勾选“HW TImer”，发现并没有PWM相关的模块可以勾选，这里我们尝试选择小车工程会需要的外设如下。

将例程中的“.viscode”文件夹复制到生成的工程中。生成的文件与大致的功能如下。

打开工程

打开“Pico - Visual Studio Code”软件，在软件中打开刚刚生成的工程文件夹。

会自动弹出选择编译工具，这两个任选一个都行，如果打开的时候错过了，可以点击最下方状态栏的“No Kit Selected”重新选择。

配置工程

重点关注“CMakeLists.txt”文件，这是CMake的配置文件。在“CMakeLists.txt”文件找到target_link_libraries，该指令的作用为将目标文件与库文件进行链接。

可以看到已有两个库文件，就是我们在工具中勾选的，从例程中得知，PWM的库文件名叫做“hardware_pwm”，因此添加该库文件如下。

还有一个add_executable指令，该指令的含义是使用“Test_Timer_PWM.c ”源文件生成“Test_Timer_PWM”可执行文件。

可以有多个该指令，生成多个可执行文件，可配合“target_link_libraries”指令链接不同的库，生成不同的可执行文件。

这里增加一个“peripherals.c”文件用来写外设的配置代码，如下。

新建“peripherals.c”与“peripherals.h”文件在根目录。

编写代码

PWM初始化如下：

void PWM_init(){
    gpio_set_function(PIN_PWM_1, GPIO_FUNC_PWM);//设置引脚为PWM功能
    gpio_set_function(PIN_PWM_2, GPIO_FUNC_PWM);
    uint slice_num = pwm_gpio_to_slice_num(PIN_PWM_1);//根据GPIO获取对应的slice号
    pwm_config config = pwm_get_default_config();//获取默认的设置
    pwm_config_set_clkdiv(&config, 4.f);//配置该slice的PWM的频率,4分频clk_sys
    pwm_init(slice_num, &config, true);//配置并启动该PWM
}

定时器初始化如下：

void Timer_init(){
    //配置定时器，-50表示50ms定时，负数表示从进入该函数开始计算，repeating_timer_callback是回调函数名
    add_repeating_timer_ms(-50, repeating_timer_callback, NULL, &timer);
}

定时器回调函数如下：

bool repeating_timer_callback(struct repeating_timer *t) {
    static absolute_time_t t_from;
    absolute_time_t t_to;
    int64_t t_delta;
    static int fade = 0;
    static bool going_up = true;
    t_to=get_absolute_time();//获取上电开始的绝对时间
    t_delta=absolute_time_diff_us(t_from,t_to);//获取时间差，转化为us
    t_from=t_to;//保存上次的值
    printf("time_diff_us: %8d\n", (int)t_delta);
    if (going_up) {
        ++fade;
        if (fade > 255) {
            fade = 255;
            going_up = false;
        }
    } else {
        --fade;
        if (fade < -255) {
            fade = -255;
            going_up = true;
        }
    }
    pwm_set_gpio_level(PIN_PWM_1, fade * fade);//最大值65535，数值的平方更适合呼吸灯
    pwm_set_gpio_level(PIN_PWM_2, 65535-fade * fade);
}

运行后，使用串口助手连接仿真器生成的串口，可以看到返回的数值都是50000，说明定时器非常的精准。