一、基本概念

1. 脈寬調(diào)制

PWM（Pulse Width Modulation）即脈寬調(diào)制，是一種通過調(diào)節(jié)信號(hào)的占空比來控制電路的技術(shù)。 在 PWM 技術(shù)中，信號(hào)的周期保持不變，但是信號(hào)的占空比可以隨時(shí)間變化而改變。 當(dāng)信號(hào)的占空比為 0% 時(shí)，表示信號(hào)一直處于低電平狀態(tài)； 當(dāng)占空比為 100% 時(shí)，表示信號(hào)一直處于高電平狀態(tài)； 而在占空比為中間值時(shí)，信號(hào)將以一定的頻率在低電平和高電平之間切換。

在電路應(yīng)用中，PWM 技術(shù)常用于控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、控制 LED 的亮度和顏色、實(shí)現(xiàn)音頻數(shù)字化等方面。 例如，在控制 LED 亮度時(shí)，可以通過調(diào)節(jié) PWM 信號(hào)的占空比來控制 LED 的亮度，占空比越大，LED 燈亮度越高，反之亦然。

在微控制器中，通過定時(shí)器和計(jì)數(shù)器等硬件模塊，可以實(shí)現(xiàn)高精度的 PWM 信號(hào)輸出。 許多單片機(jī)和嵌入式系統(tǒng)都提供了 PWM 功能，并且在軟件層面提供了相應(yīng)的 API 和庫函數(shù)，方便開發(fā)者使用。 在使用 PWM 技術(shù)時(shí)，需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的 PWM 頻率和分辨率，以及合適的占空比范圍和切換速率，以達(dá)到最優(yōu)的控制效果。

2. ESP8266 的 PWM功能

ESP8266 是一款高度集成的 Wi-Fi SoC 芯片，內(nèi)部集成了許多硬件模塊，其中包括一個(gè)靈活的 PWM 控制器，即 LEDC（LED 控制器）。 LEDC 可以用于實(shí)現(xiàn)高精度的 PWM 輸出，適用于控制 LED 的亮度、顏色和閃爍等效果。

ESP8266 的 LEDC 控制器可實(shí)現(xiàn)同頻率、不同占空比的PWM波形輸出。 LEDC 模塊的主要特點(diǎn)包括：

• 高精度：LEDC 支持高達(dá) 20 位的 PWM 分辨率，可實(shí)現(xiàn)非常精細(xì)的 PWM 控制。
• 多路輸出：LEDC 可以同時(shí)控制多達(dá) 16 個(gè) PWM 通道，滿足多路 PWM 輸出的需求。
• 靈活配置：LEDC 可以配置不同的 PWM 頻率和分辨率，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。
• 低成本：LEDC 是 ESP8266 芯片內(nèi)置的硬件模塊，使用 LEDC 功能無需外接任何外部元器件，節(jié)省了硬件成本。

在使用 ESP8266 的 PWM 功能時(shí)，可以使用 ESP8266 的官方庫文件 ESP8266WiFi.h 中提供的 LEDC 相關(guān)函數(shù)進(jìn)行配置和控制。 例如，可以使用 ledcSetup() 函數(shù)來初始化 PWM 通道，并使用 ledcWrite() 函數(shù)來設(shè)置 PWM 占空比。 此外，ESP8266 的開發(fā)環(huán)境也提供了豐富的示例代碼和庫函數(shù)，方便開發(fā)者快速上手使用 PWM 功能。

要注意的是，GPIO1和GPIO3作為調(diào)試串口的TX和RX，一般不做PWM使用。

3. node-mcu 引腳圖

4. 模擬寫入

（1）模擬寫入

要實(shí)現(xiàn)輸出PWM信號(hào)，可以使用analogWrite()函數(shù)：

analogWrite(pin,value)
1

• pin：GPIO引腳
• value：默認(rèn)0-1023
  當(dāng)值為0時(shí)，該引腳禁用PWM。 值為1023時(shí) 占空比100%。

（2）修改頻率 analogWriteFreq

analogWriteFreq(new_frequency);

（3）調(diào)節(jié)分辨率

可以用于調(diào)節(jié)模擬輸出的 PWM 范圍。
在 ESP8266 中，analogWriteRange() 函數(shù)用于設(shè)置 PWM 的分辨率。 默認(rèn)情況下，ESP8266 的 PWM 分辨率為 10 位，即占空比范圍為 0~1023。 通過調(diào)用 analogWriteRange() 函數(shù)，可以將 PWM 分辨率調(diào)節(jié)為 8 位或 9 位，以擴(kuò)大或縮小 PWM 占空比范圍。

二、使用analogWrite實(shí)現(xiàn)PWM

const int ledPin = 2; 

void setup() {
  
}

void loop() {
  // 增加LED亮度
  for(int dutyCycle = 0; dutyCycle < 1023; dutyCycle++){   
    // 通過PWM改變LED亮度
    analogWrite(ledPin, dutyCycle);
    delay(10);
  }

  // 降低LED亮度
  for(int dutyCycle = 1023; dutyCycle > 0; dutyCycle--){
    // 通過PWM改變LED亮度
    analogWrite(ledPin, dutyCycle);
    delay(10);
  }
}

三、發(fā)送紅外信號(hào)

1. 紅外通信原理

紅外通信是一種無線通信方式，它通過發(fā)射紅外線來傳輸數(shù)據(jù)或控制信號(hào)，通常用于紅外遙控器、紅外傳感器等場(chǎng)景。

紅外信號(hào)是一種電磁輻射，其頻率在可見光波和微波之間，一般波長為0.75至1000微米，其中，可見光波長為0.38至0.78微米。 紅外線被稱為"熱線"，因?yàn)槲矬w溫度越高，發(fā)射的紅外線輻射就越多。

在紅外通信中，通過對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為紅外信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)或控制信號(hào)的傳輸。 調(diào)制方式主要有兩種：幅度調(diào)制和頻率調(diào)制。

• 幅度調(diào)制：通過改變載波信號(hào)的幅度，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為紅外信號(hào)。 在幅度調(diào)制中，通常用一個(gè)二進(jìn)制信號(hào)來控制紅外發(fā)射器的開關(guān)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)。
• 頻率調(diào)制：通過改變載波信號(hào)的頻率，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為紅外信號(hào)。 在頻率調(diào)制中，常用的方式是將數(shù)字信號(hào)和一個(gè)固定的載波信號(hào)進(jìn)行異或運(yùn)算，從而得到一個(gè)頻率變化的信號(hào)，用來控制紅外發(fā)射器的開關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)。

接收端通過紅外接收器接收到紅外信號(hào)，然后通過解調(diào)的方式提取出攜帶的數(shù)據(jù)或控制信號(hào)。 解調(diào)的過程就是將紅外信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后提取出載波信號(hào)，再將其與一個(gè)固定的頻率進(jìn)行比較，從而恢復(fù)出原始的數(shù)字信號(hào)。

2. 載波頻率

紅外信號(hào)的載波頻率（Carrier Frequency）指的是紅外信號(hào)中用于攜帶信息的載波波形的頻率。 在紅外通信中，常用的載波頻率一般在 20 kHz 到 50 kHz 之間。

將信息信號(hào)和載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后，就可以通過紅外發(fā)射器將帶有載波信號(hào)的紅外信號(hào)發(fā)送出去。 接收器可以通過解調(diào)過程，將攜帶的信息信號(hào)提取出來。

在紅外遙控器中，一般使用一定的載波頻率進(jìn)行通信。 這樣可以提高通信的可靠性，同時(shí)也可以避免干擾，因?yàn)楹苌儆衅渌脑O(shè)備會(huì)使用相同的載波頻率進(jìn)行通信。

3. 發(fā)送周期

紅外信號(hào)的發(fā)送周期是指一個(gè)完整的紅外信號(hào)周期所需的時(shí)間。 在紅外通信中，為了確保通信的可靠性，每一個(gè)紅外信號(hào)周期中一般包含多個(gè)載波周期。 具體來說，發(fā)送周期包括兩部分時(shí)間：載波周期和調(diào)制周期。

1. 載波周期：指載波信號(hào)一個(gè)完整的波形所需的時(shí)間，它是紅外信號(hào)的基本單位。 在紅外通信中，載波周期通常為一個(gè)固定的時(shí)間，一般在38kHz左右。
2. 調(diào)制周期：指一個(gè)完整的紅外信號(hào)周期所需的時(shí)間，它包括了載波周期和數(shù)字信號(hào)的調(diào)制。 在紅外通信中，調(diào)制周期的長度取決于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度和傳輸速率。 一般來說，調(diào)制周期越長，傳輸速率就越慢，但是數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃詴?huì)更高。

在紅外遙控器中，每一個(gè)按鍵通常對(duì)應(yīng)一個(gè)特定的紅外信號(hào)，這個(gè)紅外信號(hào)的發(fā)送周期一般是固定的，以確保遙控器能夠正確地發(fā)送信號(hào)，并且接收器能夠正確地解碼信號(hào)。

4. 使用

（1）安裝庫

庫開源地址：

https://github.com/crankyoldgit/IRremoteESP8266

（2）代碼實(shí)現(xiàn)

#include 
#include 

IRsend irsend(4); // 初始化IRsend對(duì)象并設(shè)置輸出引腳,GPIO4=D2

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  delay(1000);
}

void loop()
{
  Serial.println("Sending IR signal...");
  irsend.sendSony(0xA90, 12); // 發(fā)送SONY紅外信號(hào)，傳輸數(shù)據(jù)為0xA90，數(shù)據(jù)長度為12位
  delay(1000); // 等待1秒鐘
}

5. 紅外接收示例

#include 
#include 
#include 
#include 

// An IR detector/demodulator is connected to GPIO pin 14(D5 on a NodeMCU
// board).
// Note: GPIO 16 won't work on the ESP8266 as it does not have interrupts.
// Note: GPIO 14 won't work on the ESP32-C3 as it causes the board to reboot.
#ifdef ARDUINO_ESP32C3_DEV
const uint16_t kRecvPin = 10;  // 14 on a ESP32-C3 causes a boot loop.
#else  // ARDUINO_ESP32C3_DEV
const uint16_t kRecvPin = 14;
#endif  // ARDUINO_ESP32C3_DEV

IRrecv irrecv(kRecvPin);

decode_results results;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  irrecv.enableIRIn();  // Start the receiver
  while (!Serial)  // Wait for the serial connection to be establised.
    delay(50);
  Serial.println();
  Serial.print("IRrecvDemo is now running and waiting for IR message on Pin ");
  Serial.println(kRecvPin);
}

void loop() {
  if (irrecv.decode(&results)) {
    // print() & println() can't handle printing long longs. (uint64_t)
    serialPrintUint64(results.value, HEX);
    Serial.println("");
    irrecv.resume();  // Receive the next value
  }
  delay(100);
}