树莓派.Net Core Iot入门系列篇（6）：PWM

前言

脉宽调制(PWM)是指用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制，是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。在树莓派上，可以通过C#对GPIO的编程来实现PWM。

PWM通过对一系列脉冲的宽度进行调制，等效出所需要的波形（包含形状以及幅值），对模拟信号电平进行数字编码，也就是说通过调节占空比的变化来调节信号、能量等的变化，占空比就是指在一个周期内，信号处于高电平的时间占据整个信号周期的百分比，例如方波的占空比就是50%.

目前.Net Core PWM仅支持软件PWM，但是高精度软件PWM占用大量资源，并使用高优先级线程。如果使用多个高精度软件PWM，则可能会遇到资源问题。所以建议优先选择硬件PWM，只有对PWM要求不高的情况下，才使用软件PWM。C#操作硬件PWM可以参考 https://github.com/unosquare/wiringpi-dotnet 。

硬件连接

在本篇中，将会实现一个呼吸灯，因此采用一个LED灯珠即可。将LED灯珠正极连接到GPIO17，负极连接到GND。

编写程序

首先创建一个控制台应用程序，然后通过Nuget引入“System.Device.Gpio”和“Iot.Device.Bindings”两个包。

将在Main方法中写入以下代码：

static void Main(string[] args)
{
    SoftwarePwmChannel pwmChannel = null;

    Console.WriteLine("Hello PWM!");
    //注册退出事件
    Console.CancelKeyPress += (object sender, ConsoleCancelEventArgs eventArgs) =>
    {
        Console.WriteLine("nPWM Exit!");
    };
    try
    {
        using (pwmChannel = new SoftwarePwmChannel(17))
        {
            pwmChannel.Start();
            for (double fill = 0.0; fill <= 1.0; fill += 0.01)
            {
                pwmChannel.DutyCycle = fill;
                Thread.Sleep(300);
            }
            for (double fill = 1.0; fill >= 0.0; fill -= 0.01)
            {
                pwmChannel.DutyCycle = fill;
                Thread.Sleep(300);
            }
        }
    }
    catch (Exception ex)
    {
        Console.WriteLine(ex.Message);
    }
}

发布，然后上传树莓派运行就可以看到呼吸灯效果。

SoftPwm使用步骤

首先创建一个Softpwm对象。

var softwarePwmChannel = new SoftwarePwmChannel(17);  //默认频率400，占空比0.5

默认情况下，SoftwarePwmChannel使用低优先级时钟来模拟PWM，用于点亮一个LED是没问题的。如果使用了时间敏感元件的话，可以添加参数usePrecisionTimer: true使用更高精度的SoftPwm。

var softwarePwmChannel = new SoftwarePwmChannel(17, usePrecisionTimer: true);  //默认频率400，占空比0.5

然后启动PWM

pwmChannel.Start();

要让LED呈现呼吸灯效果，就要修改占空比，来控制输出电压。

for (double fill = 0.0; fill <= 1.0; fill += 0.01)
{
     pwmChannel.DutyCyclePercentage = fill;
     Thread.Sleep(300);
}

停止PWM

在控制台程序运行过程中，可以通过注册Ctrl+C事假，来停止PWM并退出程序。

//注册退出事件
Console.CancelKeyPress += (object sender, ConsoleCancelEventArgs eventArgs) =>
{
    if(pwmChannel != null)
    {
        pwmChannel.Stop();
    }
    Console.WriteLine("nPWM Exit!");
};