2025年【ESP32学习-4】外设

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背景

外设的驱动逻辑

Low Level (LL) Layer
Hardware Abstraction Layer (HAL)
Driver Layers

分层	功能	目录
Low Level	与硬件打交道的最底层，向HAL层提供服务	component\hal\esp32\include\hal
HAL	基于ll层，将ll层进行逻辑封装，向Driver层提供服务	component\hal
Driver	向上层应用提供服务	componnet\driver

举例：
driver层timer.c 提供定时器的操作接口：timer_init
timer_init会调用hal层的定时器接口：timer_hal_reset_periph
timer_hal_reset_periph会调用ll层的接口：timer_ll_intr_disable

PCNT-- pulse counter 统计上升和下降沿的个数
esp32包含多个 pcnt unit，每个pcnt unit包含一个16bit计数器 和 两个channel，每个channel接入两个信号：ctrl、sig

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学习中对于ctrl信号的模式（keep、inverse、hold）比较困惑，下边结合官方示例说明：
- 官方示例1
  examples\peripherals\pcnt\pulse_count_event\main\pcnt_event_example_main.c
  该例子通过IO18产生PWM波形（1HZ），IO4作为PCNT的sig输入与IO18短接，IO5作为PCNT的ctrl输入接地
```
 // sig信号的计数模式 .pos_mode = PCNT_COUNT_INC, // 上升沿增加计数器 .neg_mode = PCNT_COUNT_DIS, // 下降沿不操作计数器 // ctrl信号的控制模式 .lctrl_mode = PCNT_MODE_REVERSE, // 反转模式：当ctrl为低电平，pos_mode配置为增加计数时，那么上升沿到来时减少计数器 // 当ctrl为低电平，pos_mode配置为减少计数时，那么上升沿到来时增加计数器  // 当ctrl为低电平，neg_mode配置为增加计数时，那么上升沿到来时减少计数器  // 当ctrl为低电平，neg_mode配置为减少计数时，那么上升沿到来时增加计数器  .hctrl_mode = PCNT_MODE_KEEP, // 保持模式：当ctrl为高电平时，保持原有的上升下降计数模式 
```
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  综上，由于IO5接地，所以ctrl的信号控制模式固定为翻转模式。所以每隔1s读到计数器值在递减，达到边界值后，计数器恢复0后继续减1递减
```
讯享网// 样例输出 Current counter value :-1 Current counter value :-2 Current counter value :-3 Current counter value :-4 Event PCNT unit[0]; cnt: -5 THRES0 EVT Current counter value :-5 Current counter value :-6 Current counter value :-7 Current counter value :-8 Current counter value :-9 Event PCNT unit[0]; cnt: 0 L_LIM EVT ZERO EVT Current counter value :0 Current counter value :-1 
```
- 官方示例2
  examples\peripherals\pcnt\rotary_encoder\main\rotary_encoder_example_main.c
  该用例使用EC11（旋转编码器）作为PCNT的输入（旋转编码器原理），将旋钮的物理选转转化为正负数。PCNT两个通道的关键配置罗列如下
```
 // Configure channel 0 pcnt_config_t dev_config1 = { 
        .pulse_gpio_num = GPIO14, // channel 0/1 输入颠倒 .ctrl_gpio_num = GPIO15, .channel = PCNT_CHANNEL_0, // channel 0/1  .pos_mode = PCNT_COUNT_DEC, // channel 0/1 配置相反 .neg_mode = PCNT_COUNT_INC, // channel 0/1 配置相反 .lctrl_mode = PCNT_MODE_REVERSE, .hctrl_mode = PCNT_MODE_KEEP, }; pcnt_config_t dev_config2 = { 
        .pulse_gpio_num = GPIO14, .ctrl_gpio_num = GPIO15, .channel = PCNT_CHANNEL_1, .pos_mode = PCNT_COUNT_INC, .neg_mode = PCNT_COUNT_DEC, .lctrl_mode = PCNT_MODE_REVERSE, .hctrl_mode = PCNT_MODE_KEEP, }; 
```
  当顺时针旋转EC11时，IO14领先IO15相位90度（参见后边的棘轮定位基准点图，实际应该小于90°），波形如下
  
  t0时刻：channel0配置生效，IO14作为sig信号是上升沿（PCNT_COUNT_DEC），此时IO15作为ctrl信号为低电平（PCNT_MODE_REVERSE），因此此时增加计数器
  
  t1时刻：channel1配置生效，IO15作为sig信号是上升沿（PCNT_COUNT_INC），测试IO14作为Ctrl信号为高电平（PCNT_MODE_KEEP），因此此时增加计数器
  
  t2时刻：channel0配置生效，IO14作为sig信号是下降沿（PCNT_COUNT_INC），此时IO15作为ctrl信号为高电平（PCNT_MODE_KEEP），因此此时增加计数器
  
  t3时刻：channel1配置生效，IO15作为sig信号为下降沿（PCNT_COUNT_DEC），此时IO15作为ctrl信号为低电平（PCNT_MODE_REVERSE），因此此时增加计数器
  
  逆时针旋转EC11时，每次上升或下降沿都是递减计数器
  
  疑问来了为何是以4为单位进行计数。示例打印如下
  
  I () example: Encoder value: 0
  I () example: Encoder value: 0
  I () example: Encoder value: -12
  I () example: Encoder value: -18
  I () example: Encoder value: -24
  I () example: Encoder value: 4
  I () example: Encoder value: 8
  
  查看ec11某款产品参数：定位数（旋钮棘轮个数）为脉冲数（脉冲个数/360°）的两倍，因此计数器的最小增长单位应该是2才对，这点理解不了。（可能样例使用的是定位数=脉冲数的选转编码器）
  
  此外说明书中也没有明确指出定位基准点（棘轮卡位处）与B signal上升下降沿完全对齐。
MCPWM - motor control pulse width module 电机脉宽调制
该外设学习使用的示例1为有刷电机控制： examples\peripherals\mcpwm\mcpwm_brushed_dc_control
1）需要对PID(proportional integral differential 百分比积分微分)控制模式有基本的了解此外两种数字处理方式（增量、位置）的推导也很简单
该示例通过将马达与旋转编码器（EC11）相连，旋转编码器与PCNT相连，来感知马达的转速；通过PID的控制模式，利用MCPWM将马达调整至期望转速。

该外设学习使用的示例2为无刷电机控制： examples\peripherals\mcpwm\mcpwm_bldc_hall_control
需掌握：
1 无刷电机（brushless direct current motor）的基本原理
2 无刷电机与霍尔传感器的配合
3 死区的概念避免桥驱动的过程中出现上桥和下桥同时打开的情况

Q&A:

全局变量 TIMERG0 的定义未找到
\esp-idf-v4.4.1\components\soc\esp32\include\soc\timer_group_struct.htimer_group_struct.h
```
讯享网extern timg_dev_t TIMERG0; extern timg_dev_t TIMERG1; 
```
根据该变量的使用，可以通过它控制定时器。
其实该变量的定义在ld文件 esp32.peripherals.ld 中：

属于外设地址范围

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