ESP32 外設驅動開發指南 (ESP-IDF框架)——GPIO篇：基礎配置、外部中斷與PWM（LEDC模塊）應用

一、前言

二、GPIO

2.1 GPIO簡介

2.2 GPIO函數解析

2.3 LED驅動

2.4 KEY驅動

三、EXIT

3.1 EXIT簡介

3.2 EXIT函數解析

3.3 EXIT驅動

四、LEDC

4.1 PWM原理解析

4.2 ESP32的LED PWM控制器介紹

4.3 LEDC函數解析

4.3.1 SW_PWM

4.3.2 HW_PWM

4.4 LEDC驅動

結語

一、前言

????????博主最近也是找到實習了，實習項目用的是 ESP32-S3，基于 esp-idf 開發，因此想寫博客記錄一下學習筆記。
????????esp-idf 是基于 freeRTOS 的框架，里面用到的組件，以及我們的應用程序都是基于 freeRTOS 來開發的，因此我們必須掌握 freeRTOS 的用法。如果我們不深究原理，只關注于 freeRTOS 的接口使用，我們很快就能掌握。另外，因為 freeRTOS 開源免費的特性，目前大部分芯片產商做的 SDK 都是基于 freeRTOS 系統開發的，因此我們就更有理由要學習 RTOS 了。freeRTOS 可以去看我的專欄：FreeRTOS專欄，也可以去看韋東山老師的課程，尤其是內部原理，看完大有收獲。

二、GPIO

2.1 GPIO簡介

????????GPIO 是負責控制或采集外部器件信息的外設，主要負責輸入輸出功能。ESP32-S3 芯片具有 45 個物理 GPIO 管腳，涵蓋 GPIO0 至 GPIO21 以及 GPIO26 至 GPIO48 的廣泛范圍。

2.2 GPIO函數解析

????????ESP-IDF 提供了豐富的 GPIO 操作函數，在 v5.x.x\esp-idf\components\esp_driver_gpio 路徑下找到相關的 gpio.c 和 gpio.h 文件。在 gpio.h 頭文件中，你可以找到 ESP32-S3 的所有 GPIO?函數定義。

● GPIO配置函數
? ? ? ? 該函數用于配置 GPIO 的模式、上下拉、中斷等功能，函數原型如下：

esp_err_t gpio_config(const gpio_config_t *pGPIOConfig);

? ? ? ? 該函數的形參描述如下表所示：

參數	描述
pGPIOConfig	GPIO結構體

? ? ? ? 返回值：ESP_OK 表示配置成功，ESP_FAIL 表示配置失敗。
????????pGPIOConfig 為 GPIO 配置結構體指針，下面來看一下 gpio_config_t 結構體中的變量。

/* GPIO配置參數 */
typedef struct {uint64_t pin_bit_mask;        /* 配置引腳位 */gpio_mode_t mode;             /* 設置引腳模式 */gpio_pullup_t pull_up_en;     /* 設置上拉 */gpio_pulldown_t pull_down_en; /* 設置下拉 */gpio_int_type_t intr_type;    /* 中斷配置 */
} gpio_config_t;

? ? ? ? 各個參數有哪些見下表：

類型	類型說明	可填參數	參數說明
.pin_bit_mask	引腳位	（1<<x）其中 x 為 ESP32S3 中可用 GPIO	要用哪個引腳，比如 IO1 引腳，則寫為：（1ull << GPIO NUM 1）
.mode	引腳模式	GPIO_MODE_DISABLE GPIO_MODE_INPUT GPIO_MODE_OUTPUT GPIO_MODE_OUTPUT_OD GPIO_MODE_INPUT_OUTPUT_OD GPIO_MODE_INPUT_OUTPUT	失能輸入輸出模式僅輸入模式僅輸出模式輸出開漏模式輸入輸出開漏模式輸入輸出模式
.pull_up_en	配置上拉	GPIO_PULLUP_DISABLE GPIO_PULLUP_ENABLE	失能上拉使能上拉
.pull_down_en	配置下拉	GPIO_PULLDOWN_DISABLE GPIO_PULLDOWN_ENABLE	失能下拉使能下拉
.intr_type	中斷配置	GPIO_INTR_DISABLE GPIO_INTR_POSEDGE GPIO_INTR_NEGEDGE GPIO_INTR_ANYEDGE GPIO_INTR_LOW_LEVEL GPIO_INTR_HIGH_LEVEL	失能中斷上升沿觸發下降沿觸發上升沿和下降沿觸發輸入低電平觸發輸入高電平觸發

● 設置管腳輸出電平
????????該函數用于配置某個管腳輸出電平，該函數原型如下所示：

esp_err_t gpio_set_level(gpio_num_t gpio_num, uint32_t level);

? ? ? ? 該函數的形參描述如下：

參數	描述
gpio_num	GPIO 引腳號。（在 gpio_types.h 文件中枚舉 gpio_num_t 有定義）
level	GPIO 引腳輸出電平。0：低電平，1：高電平

? ? ? ? 返回值：ESP_OK 表示設置成功，ESP_FAIL 表示設置失敗。

● 獲取管腳電平
????????該函數用于獲取某個管腳的電平，該函數原型如下所示：

int gpio_get_level(gpio_num_t gpio_num);

????????該函數的形參描述如下：

參數	描述
gpio_num	GPIO 引腳號。（在 gpio_types.h 文件中枚舉 gpio_num_t 有定義）

? ? ? ? 返回值：0 GPIO 輸入電平為低電平，1 GPIO 輸入電平為高電平。

2.3 LED驅動

? ? ? ? 萬物先從點燈開始，下面實現led.c及led.h兩個文件。led.h負責聲明LED相關的函數和變量，led.c實現LED的驅動代碼。

● led.h

/* 引腳定義 */
#define LED_GPIO_PIN GPIO_NUM_1 /* LED 連接的 GPIO 端口 *//* 引腳的輸出的電平狀態 */
enum GPIO_OUTPUT_STATE{PIN_RESET,PIN_SET
};#define LED(x) do { x ? \gpio_set_level(LED_GPIO_PIN, PIN_SET) : \gpio_set_level(LED_GPIO_PIN, PIN_RESET); \
} while(0)#define LED_TOGGLE() do { gpio_set_level(LED_GPIO_PIN, !gpio_get_level(LED_GPIO_PIN)); 
} while(0) /* LED 翻轉 *//* 函數聲明*/
void led_init(void); /* 初始化 LED */

? ? ? ? LED(x) 宏用于控制 IO1 管腳的電平狀態，使用三元運算符，傳入 1 設置引腳為高電平；反之，輸出低電平。LED_TOGGLE() 宏，實現管腳電平翻轉。

● led.c

// esp封裝的庫
#include "driver/gpio.h"
#include "led.h"/*** @brief 初始化 LED* @param 無* @retval 無*/
void led_init(void)
{gpio_config_t gpio_init_struct = {.pin_bit_mask = 1ull << LED_GPIO_PIN,  //指定GPIO.mode = GPIO_MODE_OUTPUT,              //設置為輸出模式.pull_up_en = GPIO_PULLUP_DISABLE,     //禁止上拉.pull_down_en = GPIO_PULLDOWN_DISABLE, //禁止下拉.intr_type = GPIO_INTR_DISABLE,        //禁止中斷};gpio_config(&gpio_init_struct); /* 配置 GPIO */LED(1);
}

2.4 KEY驅動

? ? ? ? 配置 GPIO 為輸入模式，通常按鍵直接連接到芯片的引腳，沒有加上拉電阻，因此需要將 GPIO 配置成上拉輸入模式。本次按鍵驅動使用的是最簡單的延時消抖，下面實現 key.c 及 key.h 兩個文件。

● key.h

/* 引腳定義 */
#define BOOT_GPIO_PIN GPIO_NUM_0/*IO 操作*/
#define BOOT gpio_get_level(BOOT_GPIO_PIN)/* 按鍵按下定義 */
#define BOOT_PRES 1 /* BOOT 按鍵按下 *//* 函數聲明 */
void key_init(void); /* 初始化按鍵 */
uint8_t key_scan(uint8_t mode); /* 按鍵掃描函數 */

? ? ? ? 通過 BOOT 宏來讀取連接按鍵引腳的電平。

●?key.c

#include "driver/gpio.h"
#include "key.h"/*** @brief 初始化按鍵引腳* @param 無* @retval 無*/
void key_init(void)
{gpio_config_t gpio_init_struct;gpio_init_struct.intr_type = GPIO_INTR_DISABLE; /* 失能引腳中斷 */gpio_init_struct.mode = GPIO_MODE_INPUT; /* 輸入模式 */gpio_init_struct.pull_up_en = GPIO_PULLUP_ENABLE; /* 使能上拉 */gpio_init_struct.pull_down_en = GPIO_PULLDOWN_DISABLE; /* 失能下拉 */gpio_init_struct.pin_bit_mask = 1ull << BOOT_GPIO_PIN; /* BOOT 按鍵引腳 */gpio_config(&gpio_init_struct); /* 配置使能 */
}/*** @brief 按鍵掃描函數* @param mode:0 / 1, 具體含義如下:*     0, 不支持連續按(當按鍵按下不放時, 只有第一次調用會返回鍵值,*        必須松開以后, 再次按下才會返回其他鍵值)*     1, 支持連續按(當按鍵按下不放時, 每次調用該函數都會返回鍵值)* @retval 鍵值, 定義如下:*     BOOT_PRES, 1, BOOT 按下*/
uint8_t key_scan(uint8_t mode)
{uint8_t keyval = 0;static uint8_t key_boot = 1; /* 按鍵松開標志 */if(mode){key_boot = 1;}if (key_boot && (BOOT == 0)) /* 按鍵松開標志為 1，且有任意一個按鍵按下了 */{vTaskDelay(10); /* 去抖動 */key_boot = 0;if (BOOT == 0){keyval = BOOT_PRES;}}else if (BOOT == 1){key_boot = 1;}return keyval; /* 返回鍵值 */
}

????????此函數只有一個形參 mode，用于設置按鍵是否支持連續按下模式。當 mode 為 0 時，表示按鍵不支持連續按下；反之，則支持連續按下。

三、EXIT

3.1 EXIT簡介

????????外部中斷屬于硬件中斷，由微控制器外部事件觸發。微控制器的特定引腳被設計為對特定事件（如按鈕按壓、傳感器信號變化等）作出響應，這些引腳通常稱為“外部中斷引腳”。一旦外部中斷事件發生，當前程序執行將立即暫停，并跳轉到相應的中斷服務程序（ISR）進行處理。處理完畢后，程序會恢復執行，從被中斷的地方繼續。下圖是 CPU 中斷處理過程。

????????ESP32-S3 的外部中斷具備兩種觸發類型：
????????（1）電平觸發：高、低電平觸發，要求保持中斷的電平狀態直到 CPU 響應。
????????（2）邊沿觸發：上升沿和下降沿觸發，這類型的中斷一旦觸發，CPU 即可響應。
????????ESP32-S3 的外部中斷功能能夠以非常精確的方式捕捉外部事件的觸發。開發者可以通過配置中斷觸發方式（如上升沿、下降沿、任意電平、低電平保持、高電平保持等）來適應不同的外部事件，并在事件發生時立即中斷當前程序的執行，轉而執行中斷服務函數。ESP32-S3 支持六級中斷，同時支持中斷嵌套，也就是低優先級中斷可以被高優先級中斷打斷。數字越大表明該中斷的優先級越高。其中，NMI 中斷擁有最高優先級，此類中斷已經觸發，CPU 必須處理。

3.2 EXIT函數解析

●?注冊中斷函數
????????該函數用于注冊中斷服務，原型如下：

esp_err_t gpio_install_isr_service(int intr_alloc_flags);

? ? ? ? 該函數的形參描述如下表所示：

參數	中斷標志位	描述
intr_alloc_flags ?	ESP_INTR_FLAG_LEVEL1	使用Level 1中斷級別。在中斷服務程序執行期間禁用同級別中斷。
	ESP_INTR_FLAG_LEVEL2	使用Level 2中斷級別。在中斷服務程序執行期間禁用同級別和Level 1的中斷。
	ESP_INTR_FLAG_LEVEL3	同理。
	ESP_INTR_FLAG_LEVEL4
	ESP_INTR_FLAG_LEVEL5
	ESP_INTR_FLAG_LEVEL6
	ESP_INTR_FLAG_NMI	Level 7中斷級別（最高優先級）
	ESP_INTR_FLAG_SHARED	中斷可以在ISRs之間共享
	ESP_INTR_FLAG_EDGE	使用邊沿觸發方式。使能GPIO邊沿觸發中斷。
	ESP_INTR_FLAG_IRAM	如果緩存被禁用，ISR可以被調用
	ESP_INTR_FLAG_INTRDISABLED	返回時禁用此中斷

? ? ? ? 返回值：ESP_OK，成功；
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ESP_ERR_NO_MEM，沒有內存來安裝此服務；
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ESP_ERR_INVALID_STATE，ISR服務已經安裝；
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??ESP_ERR_NOT_FOUND，沒有找到具有指定標志的空閑中斷；
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??ESP_ERR_INVALID_ARG，GPIO錯誤。

● 分配中斷函數
????????該函數設置某個管腳的中斷服務函數，該函數原型如下所示：

esp_err_t gpio_isr_handler_add(gpio_num_t gpio_num, gpio_isr_t isr_handler, void *args);

????????該函數的形參描述如下表所示：

參數	描述
gpio_num	GPIO引腳號，指定要分配中斷處理程序的GPIO引腳
isr_handler	指向中斷處理函數的函數指針。中斷處理函數是一個用戶定義的回調函數，將在中斷發生時執行
args	傳遞給中斷處理程序的參數。這是一個指向用戶特定數據的指針，可以在中斷處理程序中使用

? ? ? ? 返回值：ESP_OK，成功；
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??ESP_ERR_INVALID_STATE，狀態錯誤，ISR服務沒有初始化；
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ESP_ERR_INVALID_ARG，參數錯誤。

? ? ? ? 下面是中斷處理函數的模板，中斷處理函數需要聲明為 IRAM_ATTR，以確保其運行在內存中的可執行區域。

void IRAM_ATTR gpio_isr_handler(void *arg)
{/* 處理中斷響應 */
}

● 開啟外部中斷函數
????????該函數用來配置某個管腳開啟外部中斷，該函數原型如下所示：

esp_err_t gpio_intr_enable(gpio_num_t gpio_num);

? ? ? ? 參數就是要使能哪個GPIO引腳，傳入引腳號。

? ? ? ? 返回值：ESP_OK，成功；
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??ESP_ERR_INVALID_ARG，參數錯誤。

? ? ? ? 注意：在使用 gpio_intr_enable() 函數之前，開發者需要先通過 gpio_install_isr_service() 函數和 gpio_isr_handler_add() 函數來安裝和注冊中斷處理程序。

3.3 EXIT驅動

● exit.h

/*引腳定義*/
#define BOOT_INT_GPIO_PIN GPIO_NUM_0/*IO 操作*/
#define BOOT gpio_get_level(BOOT_INT_GPIO_PIN)/* 函數聲明 */
void exit_init(void); /* 外部中斷初始化程序 */

● exit.c

/*** @brief       外部中斷服務函數* @param       arg：中斷引腳號* @note        IRAM_ATTR: 這里的IRAM_ATTR屬性用于將中斷處理函數存儲在內部RAM中，目的在于減少延遲* @retval      無*/
static void IRAM_ATTR exit_gpio_isr_handler(void *arg)
{uint32_t gpio_num = (uint32_t) arg;if (gpio_num == BOOT_INT_GPIO_PIN){/* 消抖 */esp_rom_delay_us(20000);//注意：//這里的延時函數通過空循環消耗CPU時間，不會主動釋放CPU控制權//但是在ISR中，不允許使用可能阻塞的函數如vTaskDelay（會觸發上下文切換）//總的來說，還是不希望在中斷里進行耗時的操縱，這里的20ms勉強能接受if (BOOT == 0){LED0_TOGGLE();}}
}/*** @brief       外部中斷初始化程序* @param       無* @retval      無*/
void exit_init(void)
{gpio_config_t gpio_init_struct;/* 配置BOOT引腳和外部中斷 */gpio_init_struct.mode = GPIO_MODE_INPUT;                    /* 選擇為輸入模式 */gpio_init_struct.pull_up_en = GPIO_PULLUP_ENABLE;           /* 上拉使能 */gpio_init_struct.pull_down_en = GPIO_PULLDOWN_DISABLE;      /* 下拉失能 */gpio_init_struct.intr_type = GPIO_INTR_NEGEDGE;             /* 下降沿觸發 */gpio_init_struct.pin_bit_mask = 1ull << BOOT_INT_GPIO_PIN;  /* 設置的引腳的位掩碼 */ESP_ERROR_CHECK(gpio_config(&gpio_init_struct));            /* 配置使能 *//* 注冊中斷服務 */ESP_ERROR_CHECK(gpio_install_isr_service(0));/* 設置BOOT的中斷回調函數 */ESP_ERROR_CHECK(gpio_isr_handler_add(BOOT_INT_GPIO_PIN, exit_gpio_isr_handler, (void*) BOOT_INT_GPIO_PIN));/* 使能GPIO模塊中斷信號 */ESP_ERROR_CHECK(gpio_intr_enable(BOOT_INT_GPIO_PIN));
}

????????開啟管腳的外部中斷操作相對簡便。首先，需要將管腳配置為下降沿觸發（GPIO_INTR_NEGEDGE）和輸入模式（GPIO_MODE_INPUT）。完成配置后，需要調用 gpio_install_isr_service 函數來注冊中斷服務，并調用 gpio_isr_handler_add 函數來注冊外部中斷的回調函數。最后，調用 gpio_intr_enable 函數啟用外部中斷功能。其中，exit_gpio_isr_handler 回調函數負責實現 LED 燈狀態的切換。

四、LEDC

4.1 PWM原理解析

? ? ? ? PWM（Pulse Width Modulation），簡稱脈寬調制，是一種將模擬信號變為脈沖信號的技術。PWM可以控制LED亮度、直流電機的轉速等。
? ? ? ? PWM的主要參數如下：
? ? ? ? ① 頻率：1s內有多少個PWM周期（一個高電平加一個低電平為一個周期），單位Hz。
? ? ? ? ② 周期：頻率倒數，T=1/f。
? ? ? ? ③ 占空比：在一個周期內，高電平的時間與整個周期時間的比例，范圍0%~100%。

?????????使用PWM控制LED時，一個PWM周期持續時間比較長，人眼就可以看出LED在閃爍。只要縮小周期，直到一個臨界值使得人眼無法分辨LED在閃爍，改變占空比，就改變了LED的亮度。這就是PWM的原理。

4.2 ESP32的LED PWM控制器介紹

? ? ? ? ESP32-S3的LED PWM控制器，簡寫為LEDC，用于生成脈沖寬度調制信號。
? ? ? ? LEDC具有八個獨立的PWM生成器（八個通道）。每個PWM生成器會從四個通用定時器中選擇一個，以該定時器的計數值作為基準生成PWM信號。LEDC定時器如下圖所示：

? ? ? ? ?想要實現PWM輸出，需要先指定PWM通道的參數：頻率、分辨率、占空比，然后將通道映射到指定的引腳，該引腳輸出對應通道的PWM信號，如下圖所示：

? ? ? ? ?LEDC可以在沒有CPU干預的情況下自動改變占空比（硬件PWM）。

4.3 LEDC函數解析

4.3.1 SW_PWM

? ? ? ? ESP-IDF提供了一套API來配置PWM。要使用此功能，需要包含以下頭文件：

#include "driver/ledc.h"

● 配置LEDC使用的定時器的函數
? ? ? ? 注意：在首次配置LEDC時，建議先配置定時器，再配置通道。這樣可以確保IO引腳上的PWM信號自輸出開始那一刻起，其頻率就是正確的。

? ? ? ? 設置定時器函數原型如下：

esp_err_t ledc_timer_config(const ledc_timer_config_t *timer_conf);

????????該函數的形參描述如下表所示：

形參	描述
timer_conf	指向配置LEDC定時器的結構體指針

? ? ? ? 返回值：ESP_OK，成功；
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??ESP_ERR_INVALID_ARG，參數錯誤；
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??ESP_FAIL，無法根據給定的頻率和當前的 PWM 分辨率找到一個合適的分頻系數；
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??ESP_ERR_INVALID_STATE，無法取消定時器配置，因為定時器未配置或未處于暫停狀態。
? ? ? ? 該函數使用?ledc_timer_config_t 類型的結構體變量傳入，該結構體的定義如下所示：

結構體	成員變量	可選參數
ledc_timer_config_t	.speed_mode 速度模式	LEDC_HIGH_SPEED_MODE（僅存在于ESP32上）高速模式 LEDC_LOW_SPEED_MODE 低速模式 LEDC_SPEED_MODE_MAX 模式上限（用于檢查模式有效性，不可作為實際的模式配置）
	.duty_resolution PWM占空比分辨率。由 ledc_timer_bit_t 枚舉類型定義，ESP32-S3支持的范圍是1~14位的分辨率。	LEDC_TIMER_X_BIT（X=1~14）
	.timer_num PWM通道的定時器源，由 ledc_timer_t 枚舉類型定義。	LEDC_TIMER_0 LEDC_TIMER_1 LEDC_TIMER_2 LEDC_TIMER_3 LEDC_TIMER_MAX （同樣用于檢查模式有效性，不可作為實際的模式配置）
	.freq_hz PWM脈沖的頻率，表示LEDC模塊的定時器時鐘頻率，單位為Hz	uint32_t大小的值
	.clk_cfg 時鐘源	LEDC_AUTO_CLK 在初始化計時器時，LEDC源時鐘會根據給定的分辨率和占空比被自動選定。 LEDC_USE_APB_CLK 選擇APB作為時鐘源。 LEDC_USE_RC_FAST_CLK 選擇內部快速RC時鐘作為時鐘源 LEDC_USE_XTAL_CLK 選擇外部晶體時鐘作為時鐘源 LEDC_USE_RTC8M_CLK LEDC_USE_RC_FAST_CLK的別名
	.deconfigure 執行硬件定時器的反初始化：停止定時器計數、釋放占用的硬件資源、復位內部狀態機、使定時器回歸未配置狀態。（需要完全改變定時器參數時使用）	bool值

? ? ? ? deconfigure 成員變量的使用流程如下：

// 1. 暫停定時器（必須步驟！）
ledc_timer_pause(LEDC_LOW_SPEED_MODE, LEDC_TIMER_0);// 2. 準備反配置結構體
ledc_timer_config_t timer_cfg = {.speed_mode = LEDC_LOW_SPEED_MODE, // 必須匹配原配置.timer_num = LEDC_TIMER_0,         // 指定要反配置的定時器.deconfigure = true                // 核心開關// 其他參數自動忽略
};// 3. 執行反配置
ledc_timer_config(&timer_cfg);

? ? ? ? 注意：ESP32-S3 不支持定時器專屬時鐘，所有定時器必須共享同一時鐘源。禁止混合配置（如 TIMER0 用 RC_FAST + TIMER1 用 XTAL）！！！

● 通道配置函數
? ? ? ? 函數原型如下：

esp_err_t ledc_channel_config(const ledc_channel_config_t *ledc_conf);

? ? ? ? 形參就是指向LEDC通道的結構體指針，來看一下返回值和結構體的具體定義。
????????返回值：ESP_OK，成功；
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??ESP_ERR_INVALID_ARG，參數錯誤。
????????

結構體	成員變量	可選參數
ledc_channel_config_t	.gpio_num 配置輸出引腳	if you want to use gpio16, gpio_num = 16
	.speed_mode 速度模式	LEDC_HIGH_SPEED_MODE（僅存在于ESP32上）高速模式 LEDC_LOW_SPEED_MODE 低速模式 LEDC_SPEED_MODE_MAX 模式上限（用于檢查模式有效性，不可作為實際的模式配置）
	.channel LEDC的輸出通道（PWM輸出通道）	LEDC_CHANNEL_X（X=0~7） LEDC_CHANNEL_MAX （用于檢查模式有效性，不可作為實際的模式配置）
	.intr_type 中斷配置	LEDC_INTR_DISABLE 失能 LEDC_INTR_FADE_END 使能漸變結束中斷 LEDC_INTR_MAX （用于檢查模式有效性，不可作為實際的模式配置）
	.timer_sel 選擇通道的定時器源。由?ledc_timer_t 枚舉類型定義，和之前配置定時器一樣	LEDC_TIMER_0 LEDC_TIMER_1 LEDC_TIMER_2 LEDC_TIMER_3 LEDC_TIMER_MAX （同樣用于檢查模式有效性，不可作為實際的模式配置）
	.duty LEDC通道的占空比設置	范圍為[0, (2**duty_resolution)]，duty_resolution為定時器配置時的PWM占空比分辨率
	.hpoint led通道hpoint值。一個周期中上升沿開始的時間點，一般不太關系，給0即可。	int類型的大小
	.output_invert 啟用或禁用gpio輸出反相	1（啟用）；0（禁用）

● 設置PWM占空比
? ? ? ? 調用函數 ledc_set_duty() 可以設置新的占空比，之后調用函數 ledc_update_duty() 使新配置生效。要查看當前設置的占空比，可以使用 ledc_get_duty() 函數。設置PWM占空比的函數原型如下：

esp_err_t ledc_set_duty(ledc_mode_t speed_mode, ledc_channel_t channel, uint32_t duty);

? ? ? ??該函數的形參描述如下表所示：

形參	描述
speed_mode	速度模式選擇： LEDC_HIGH_SPEED_MODE（僅存在于ESP32上）高速模式 LEDC_LOW_SPEED_MODE 低速模式 LEDC_SPEED_MODE_MAX 模式上限（用于檢查模式有效性，不可作為實際的模式配置）
channel	LEDC通道：（0~LEDC_CHANNEL_MAX-1），從 ledc_channel_t 中選擇
duty	占空比，范圍為[0, (2**duty_resolution)]，duty_resolution為定時器配置時的PWM占空比分辨率

? ? ? ? 返回值：ESP_OK，成功；
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??ESP_ERR_INVALID_ARG，參數錯誤。

● 更新PWM占空比
? ? ? ??上一步調用 ledc_set_duty() 后，調用 ledc_update_duty() 使得新配置生效，函數原型如下：

esp_err_t ledc_update_duty(ledc_mode_t speed_mode, ledc_channel_t channel);

????????該函數的形參描述見上一個函數，返回值也一樣。

????????到這里就屬于ESP32-S3的軟件PWM部分，配置好定時器、LEDC通道后，就可以搭配使用上面兩個改變PWM占空比的函數，在指定引腳輸出想要的PWM脈沖。之所以叫做軟件PWM，是因為：如果想要實現呼吸燈的效果，需要我們不斷判斷當前的占空比為多少，然后手動改變占空比的遞增或遞減，這些操作都需要消耗CPU資源。下面來介紹硬件PWM的功能和用法，它可在無需CPU干預的情況下自動改變占空比。

4.3.2 HW_PWM

? ? ? ? LEDC控制器硬件可逐漸改變占空比的數值，要使用此功能，可用 ledc_fade_func_install() 使能漸變，然后使用下列漸變函數之一進行配置：
ledc_set_fade_with_time()
ledc_set_fade_with_step()
ledc_set_fade()
最后調用 ledc_fade_start() 開啟漸變。還記得配置LEDC通道的時候有個參數是使能中斷嗎，可選的只有兩項，使能漸變結束中斷和失能。我查了一下，發現這個即使不使能也不影響硬件PWM，至于軟件PWM中使能這個中斷有沒有用，暫時沒找到很明確的說明，如果有大佬懂得可以在評論區討論一下。硬件PWM可以注冊一個回調函數，在漸變完成之后就會調用回調函數，這個回調函數由中斷調用，但這個中斷是我們調用?ledc_fade_func_install() 函數時，內部會初始化LEDC的漸變中斷，和通道配置中的 intr_type 無關。

● 開啟硬件PWM，使能漸變
????????安裝LEDC漸變功能。該功能將占用LEDC模塊的中斷資源。

esp_err_t ledc_fade_func_install(int intr_alloc_flags);

? ? ? ? 該函數的形參見?esp_intr_alloc.h 里，帶?ESP_INTR_FLAG_ 前綴的宏定義。但是，很多例程里調用這個函數直接傳入0即可，表示默認的中斷優先級。

? ? ? ? 返回值：ESP_OK，成功；
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??ESP_ERR_INVALID_ARG，參數錯誤；
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??ESP_ERR_NOT_FOUND，找不到可用的中斷源；
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??ESP_ERR_INVALID_STATE，漸變服務已經安裝。

●?設置LEDC漸變功能
? ? ? ? 接下來要設置占空比以及漸變時長，函數原型如下：

esp_err_t ledc_set_fade_with_time(ledc_mode_t speed_mode, ledc_channel_t channel, uint32_t target_duty, int max_fade_time_ms);

????????該函數的形參描述如下表所示：

形參	描述
speed_mode	LEDC_HIGH_SPEED_MODE（僅存在于ESP32上）高速模式 LEDC_LOW_SPEED_MODE 低速模式 LEDC_SPEED_MODE_MAX 模式上限（用于檢查模式有效性，不可作為實際的模式配置）
channel	LEDC通道：（0~LEDC_CHANNEL_MAX-1），從 ledc_channel_t 中選擇
target_duty	目標占空比范圍為[0, (2**duty_resolution)]，duty_resolution為定時器配置時的PWM占空比分辨率
max_fade_time_ms	最大漸變時間（毫秒）

? ? ? ? 返回值：ESP_OK表示成功，其他表示配置失敗。

● 開啟漸變
? ? ? ??函數原型如下：

esp_err_t ledc_fade_start(ledc_mode_t speed_mode, ledc_channel_t channel, ledc_fade_mode_t fade_mode);

? ? ? ? 前兩個參數說爛了，來看看第三個參數：

第三個參數	描述
fade_mode	漸變模式，由 ledc_fade_mode_t 枚舉類型定義，有以下模式可選： LEDC_FADE_NO_WAIT LEDC_FADE_WAIT_DONE LEDC_FADE_MAX （用于檢查模式有效性，不可作為實際的模式配置）

? ? ? ? 這個參數就是設置是否阻塞，不論選擇哪個模式，都可以綁定漸變完成回調函數，不過阻塞模式下使用回調函數意義不太大，因為當阻塞模式下的函數返回時，回調函數一定已經執行完畢了（回調函數是在漸變結束時、函數返回前由內部驅動調用的）。

● 設置漸變完成回調函數
? ? ? ? 在非阻塞模式下，函數調用之后立即返回，想要知道什么時候漸變完成，需要綁定一個回調函數，當回調函數被調用時，在回調函數里設置某些標志位，不能調用任何可能導致阻塞的函數。函數原型如下：

esp_err_t ledc_cb_register(ledc_mode_t speed_mode, ledc_channel_t channel, ledc_cbs_t *cbs, void *user_arg);

? ? ? ? 主要看后兩個參數：

后兩個形參	描述
*cbs	指向ledc_cbs_t結構體的指針。ledc_cbs_t里面只有一個成員變量：fade_cb。它是指向回調函數的指針，回調函數的類型為ledc_cb_t，定義如下： typedef bool (ledc_cb_t)(const ledc_cb_param_t param, void *user_arg); param：系統傳入的事件參數（通道號、狀態等） user_arg：用戶自定義的透傳參數，初始化時傳入
*user_arg	傳給回調函數的參數

后兩個形參

描述

*cbs

指向ledc_cbs_t結構體的指針。ledc_cbs_t里面只有一個成員變量：fade_cb。它是指向回調函數的指針，回調函數的類型為ledc_cb_t，定義如下：

typedef bool (*ledc_cb_t)(const ledc_cb_param_t *param, void *user_arg);
param：系統傳入的事件參數（通道號、狀態等）
user_arg：用戶自定義的透傳參數，初始化時傳入

*user_arg

傳給回調函數的參數

4.4 LEDC驅動

? ? ? ? 使用硬件PWM、非阻塞模式，在回調函數里使用事件組，實現呼吸燈的效果

#include <freertos/FreeRTOS.h>          // FreeRTOS基礎功能
#include <freertos/task.h>              // 任務相關API（xTaskCreatePinnedToCore）
#include <freertos/event_groups.h>      // 事件組（EventGroupHandle_t, xEventGroup*）
#include "driver/gpio.h"                // GPIO定義（LED_GPIO）
#include "driver/ledc.h"                // LEDC PWM驅動（所有ledc_*函數和結構體）
#include <esp_log.h>                    // 日志系統（ESP_ERROR_CHECK）//定義LED的GPIO口
#define LED_GPIO  GPIO_NUM_1#define TAG     "LEDC"#define LEDC_TIMER              LEDC_TIMER_0            //定時器0
#define LEDC_MODE               LEDC_LOW_SPEED_MODE     //低速模式
#define LEDC_OUTPUT_IO          (LED_GPIO)              //選擇GPIO端口
#define LEDC_CHANNEL            LEDC_CHANNEL_0          //PWM通道
#define LEDC_DUTY_RES           LEDC_TIMER_13_BIT       //分辨率
#define LEDC_DUTY               (4095)                  //最大占空比值，這里是2^13-1
#define LEDC_FREQUENCY          (5000)                  //PWM周期//用于通知漸變完成
static EventGroupHandle_t   s_ledc_ev = NULL;//關燈完成事件標志
#define LEDC_OFF_EV  (1<<0)//開燈完成事件標志
#define LEDC_ON_EV   (1<<1)//漸變完成回調函數
bool IRAM_ATTR ledc_finish_cb(const ledc_cb_param_t *param, void *user_arg)
{BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken;if(param->duty){xEventGroupSetBitsFromISR(s_ledc_ev,LEDC_ON_EV,&xHigherPriorityTaskWoken);}else{xEventGroupSetBitsFromISR(s_ledc_ev,LEDC_OFF_EV,&xHigherPriorityTaskWoken);}return xHigherPriorityTaskWoken;
}//ledc 漸變任務
void ledc_breath_task(void* param)
{EventBits_t ev;while(1){ev = xEventGroupWaitBits(s_ledc_ev,LEDC_ON_EV|LEDC_OFF_EV,pdTRUE,pdFALSE,pdMS_TO_TICKS(5000));if(ev){//設置LEDC開燈漸變if(ev & LEDC_OFF_EV){ledc_set_fade_with_time(LEDC_MODE,LEDC_CHANNEL,LEDC_DUTY,2000);ledc_fade_start(LEDC_MODE,LEDC_CHANNEL,LEDC_FADE_NO_WAIT);}else if(ev & LEDC_ON_EV)    //設置LEDC關燈漸變{ledc_set_fade_with_time(LEDC_MODE,LEDC_CHANNEL,0,2000);ledc_fade_start(LEDC_MODE,LEDC_CHANNEL,LEDC_FADE_NO_WAIT);}}}
}//LED呼吸燈初始化
void led_breath_init(void)
{//初始化一個定時器ledc_timer_config_t ledc_timer = {.speed_mode       = LEDC_MODE,      //低速模式.timer_num        = LEDC_TIMER,     //定時器ID.duty_resolution  = LEDC_DUTY_RES,  //占空比分辨率，這里是13位，2^13-1.freq_hz          = LEDC_FREQUENCY,  // PWM頻率,這里是5KHZ.clk_cfg          = LEDC_AUTO_CLK    // 時鐘};ESP_ERROR_CHECK(ledc_timer_config(&ledc_timer));//ledc通道初始化ledc_channel_config_t ledc_channel = {.speed_mode     = LEDC_MODE,        //低速模式.channel        = LEDC_CHANNEL,     //PWM 通道0-7.timer_sel      = LEDC_TIMER,       //關聯定時器，也就是上面初始化好的那個定時器.intr_type      = LEDC_INTR_DISABLE,//不使能中斷.gpio_num       = LEDC_OUTPUT_IO,   //設置輸出PWM方波的GPIO管腳.duty           = 0, // 設置默認占空比為0.hpoint         = 0};ESP_ERROR_CHECK(ledc_channel_config(&ledc_channel));//開啟硬件PWMledc_fade_func_install(0);//創建一個事件組，用于通知任務漸變完成s_ledc_ev = xEventGroupCreate();//配置LEDC漸變ledc_set_fade_with_time(LEDC_MODE,LEDC_CHANNEL,LEDC_DUTY,2000);//啟動漸變ledc_fade_start(LEDC_MODE,LEDC_CHANNEL,LEDC_FADE_NO_WAIT);//設置漸變完成回調函數ledc_cbs_t cbs = {.fade_cb=ledc_finish_cb,};ledc_cb_register(LEDC_MODE,LEDC_CHANNEL,&cbs,NULL);xTaskCreatePinnedToCore(ledc_breath_task,"ledc",2048,NULL,3,NULL,1);
}// 主函數
void app_main(void)
{led_breath_init();      //呼吸燈
}