ESP32使用RMT外设单总线设备驱动（WS2812/DS18B20/DHT11）

2024-06-04 01:12
文章标签 使用 驱动 设备 dht11 esp32 外设 ws2812 ds18b20 单总线 rmt

本文主要是介绍ESP32使用RMT外设单总线设备驱动（WS2812/DS18B20/DHT11），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

ESP32使用RMT外设单总线设备驱动（WS2812/DS18B20/DHT11）

  • 📍相关红外遥控 (RMT）介绍：https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/zh_CN/latest/esp32/api-reference/peripherals/rmt.html
  • 🎈相关内容参考：https://docs.espressif.com/projects/espressif-esp-faq/zh_CN/latest/software-framework/peripherals/rmt.html
  • 🔬测试开发板型号：YD-ESP32-S3、esp32-devkitc-1
  • 🔧基于Arduino开发平台

✨目前只有 ESP32-S3 这一款芯片的 RMT 带有 DMA。这样 RMT 可以避免 Wi-Fi 或蓝牙等中断的干扰。

  • 📄Arduino ESP32通过Arduino API当前支持以下外围外设情况:
    在这里插入图片描述

📘RMT 概述

RMT 是一个红外发送和接收控制器，可通过软件加解密多种红外协议。RMT 模块可以实现将模块内置 RAM 中的脉冲编码转换为信号输出，或将模块的输入信号转换为脉冲编码存入 RAM 中。此外，RMT 模块可以选择是否对输出信号进行载波调制，也可以选择是否对输入信号进行滤波和去噪处理。

  • RMT 共有八个通道，编码为 0 ~ 7，各通道可独立用于发送或接收信号：
    • 0 ~ 3 通道专门用于发送信号；(针对ESP32S3)
    • 4 ~ 7 通道专门用于接收信号。(针对ESP32S3)
    每个发送通道和接收通道分别有一组功能相同的寄存器。
  • 🌿ESP32共有8个MEM block与读和/或写共享
  • 🌿ESP32-S2共有4个MEM block与读和/或写共享
  • 🌿ESP32-S3有4个读MEM block和4个写MEM block
  • 🌿ESP32-C3有2个读MEM block和2个写MEM block
特性

• 四个通道支持发送.
• 四个通道支持接收.
• 可编程配置多个通道同时发送
• RMT 的八个通道共享 384 x 32-bit 的 RAM
• 发送脉冲支持载波调制
• 接收脉冲支持滤波和载波解调
• 乒乓发送模式
• 乒乓接收模式
• 发射器支持持续发送
• 发送通道 3 支持 DMA 访问。（ 针对ESP32S3，其他型号,RMT没有DMA）
• 接收通道 7 支持 DMA 访问 （ 针对ESP32S3，其他型号,RMT没有DMA）

📙ESP 芯片上的 RMT 外设应用场景

可以实现红外遥控，LED 灯带点亮，D-shot 电机控制，以及单总线设备（例如：DS18B20,DHT11/21/22/,AM2301/AM2302）等.

📗驱动ws2812

🌟RMT驱动ws2812潜在隐患
  • 🌿在使用 ESP32 RMT 控制 WS2812 灯带，当与 Wi-Fi 或者蓝牙同时使用时，会出现部分数据帧异常的问题。

这个问题在非 ESP32-S3 的芯片上很难解决，因为 RMT 刷 LED（尤其是很多个 LED 的时候）严重依赖中断，且不支持 DMA，需要软件在中断切换 ping-pong buffer，如果中断没有及时响应，就会出现问题。默认情况下 (即只设置了一个存储块)，是两个灯的数据量就要进一次中断来切换 ping-pong buffer

  • 针对Arduino开发平台，RMT DMA方式，目前还不支持。
🔰WS281X差异
  • 🍃WS2811: (2.5us bit time, 400Kbps)
T0H: 0.5us <-- 0 bit
T0L: 2.0us
T1H: 1.2us <-- 1 bit
T1L: 1.3us
RES: 50us
  • 🍃WS2812: (1.25us bit time, 800Kbps)
T0H: 0.35us <-- 0 bit
T0L: 0.8us
T1H: 0.7us <-- 1 bit
T1L: 0.6us
RES: 50us
  • 🍃WS2812b: (1.25us bit time, 800Kbps)
T0H: 0.4us <-- 0 bit
T0L: 0.85us
T1H: 0.8us <-- 1 bit
T1L: 0.45us
RES: 50us
📑驱动WS2812测试代码
  • 🔖测试对象:ESP32-S3-DevKitC-1,板载带一颗WS2812灯珠。
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "freertos/event_groups.h"
#include "Arduino.h"#include "esp32-hal.h"// The effect seen in ESP32C3, ESP32S2 and ESP32S3 is like a Blink of RGB LED
#if CONFIG_IDF_TARGET_ESP32S2
#define BUILTIN_RGBLED_PIN   18
#elif CONFIG_IDF_TARGET_ESP32S3
#define BUILTIN_RGBLED_PIN   48
#elif CONFIG_IDF_TARGET_ESP32C3
#define BUILTIN_RGBLED_PIN   8
#else
#define BUILTIN_RGBLED_PIN   21   // ESP32 has no builtin RGB LED
#endif#define NR_OF_LEDS   8*4
#define NR_OF_ALL_BITS 24*NR_OF_LEDS//
// Note: This example uses Neopixel LED board, 32 LEDs chained one
//      after another, each RGB LED has its 24 bit value 
//      for color configuration (8b for each color)
//
//      Bits encoded as pulses as follows:
//
//      "0":
//         +-------+              +--
//         |       |              |
//         |       |              |
//         |       |              |
//      ---|       |--------------|
//         +       +              +
//         | 0.4us |   0.85 0us   |
//
//      "1":
//         +-------------+       +--
//         |             |       |
//         |             |       |
//         |             |       |
//         |             |       |
//      ---+             +-------+
//         |    0.8us    | 0.4us |rmt_data_t led_data[NR_OF_ALL_BITS];rmt_obj_t* rmt_send = NULL;void setup() 
{Serial.begin(115200);if ((rmt_send = rmtInit(BUILTIN_RGBLED_PIN, RMT_TX_MODE, RMT_MEM_64)) == NULL){Serial.println("init sender failed\n");}float realTick = rmtSetTick(rmt_send, 100);Serial.printf("real tick set to: %fns\n", realTick);}int color[] =  { 0x55, 0x11, 0x77 };  // RGB value
int led_index = 0;void loop() 
{// Init data with only one led ONint led, col, bit;int i=0;for (led=0; led<NR_OF_LEDS; led++) {for (col=0; col<3; col++ ) {for (bit=0; bit<8; bit++){if ( (color[col] & (1<<(7-bit))) && (led == led_index) ) {led_data[i].level0 = 1;led_data[i].duration0 = 8;led_data[i].level1 = 0;led_data[i].duration1 = 4;} else {led_data[i].level0 = 1;led_data[i].duration0 = 4;led_data[i].level1 = 0;led_data[i].duration1 = 8;}i++;}}}// make the led travel in the pannelif ((++led_index)>=NR_OF_LEDS) {led_index = 0;}// Send the datarmtWrite(rmt_send, led_data, NR_OF_ALL_BITS);delay(100);
}

📗驱动DS18B20测试代码

  • 🥕所需库：https://github.com/junkfix/esp32-ds18b20
  • 📍ESP32S3 ESP-IDF环境是支持的，官方RMT DS18B20例程：https://github.com/espressif/esp-idf/tree/c7bbfaee/examples/peripherals/rmt/onewire
📗驱动DS18B20d代码
  • 🌿依赖库：esp32-ds18b20
    在这里插入图片描述
  • 该库如果使用esp32S3，需要DS18b20地址才能读取到数据，否则数据返回是OWR_BAD_DATA，使用esp32不存在这个问题。
  • 🔖测试对象：ESP32-devkitc-1
//DS18B20数据引脚：ESP32-devkitc-1	-->  D13
#include "OneWireESP32.h"
const uint8_t MaxDevs = 1;float currTemp[MaxDevs];void tempTask(void *pvParameters){//endfor(;;){OneWire32 ds(13, 0, 1, 0); //gpio pin, tx, rx, parasite power// There are 8 RMT channels (0-7) available on ESP32 for tx/rxuint64_t addr[MaxDevs];//uint64_t addr[] = {//	0x183c01f09506f428,//	0xf33c01e07683de28,//};//to find addressesuint8_t devices = ds.search(addr, MaxDevs);for (uint8_t i = 0; i < devices; i += 1) {Serial.printf("%d: 0x%llx,\n", i, addr[i]);//char buf[20]; snprintf( buf, 20, "0x%llx,", addr[i] ); Serial.println(buf);}ds.request();vTaskDelay(750 / portTICK_PERIOD_MS);for(byte i = 0; i < MaxDevs; i++){uint8_t err = ds.getTemp(addr[i], currTemp[i]);if(err){const char *errt[] = {"", "CRC", "BAD","DC","DRV"};Serial.print(i); Serial.print(": "); Serial.println(errt[err]);}else{Serial.print(i); Serial.print(": "); Serial.println(currTemp[i]);}}vTaskDelay(3500 / portTICK_PERIOD_MS);}
} // tempTaskvoid setup() {delay(1000);Serial.begin(115200);xTaskCreatePinnedToCore(tempTask, "tempTask", 4096,  NULL,  1,  NULL, 0);
}void loop() {}
  • 🔖打印效果：
    在这里插入图片描述
  • 📒针对esp32S3代码调整
//针对esp32S3 RMT驱动代码，兼容ESP32
#include "OneWireESP32.h"
const uint8_t MaxDevs = 1;float currTemp[MaxDevs];void tempTask(void *pvParameters){//ESP32S3 TX:0-3  RX:4-7OneWire32 ds(13, 0, 7, 0); //gpio pin, tx, rx, parasite power// There are 8 RMT channels (0-7) available on ESP32 for tx/rxuint64_t addr[MaxDevs];// uint64_t addr[] = {//   0x43011939241f7b28,	//需要填写DS18B20地址//};//to find addresses
//	uint8_t devices = ds.search(addr, MaxDevs);// for (uint8_t i = 0; i < devices; i += 1) {// 	Serial.printf("%d: 0x%llx,\n", i, addr[i]);// 	//char buf[20]; snprintf( buf, 20, "0x%llx,", addr[i] ); Serial.println(buf);// }//endfor(;;){uint8_t devices = ds.search(addr, MaxDevs);Serial.printf("%d: 0x%llx,\n",devices , addr[0]);ds.request();vTaskDelay(750 / portTICK_PERIOD_MS);for(byte i = 0; i < MaxDevs; i++){uint8_t err = ds.getTemp(addr[i], currTemp[i]);if(err){const char *errt[] = {"", "CRC", "BAD","DC","DRV"};Serial.print(i); Serial.print(": "); Serial.println(errt[err]);}else{Serial.print(i); Serial.print(": "); Serial.println(currTemp[i]);}}vTaskDelay(3000 / portTICK_PERIOD_MS);}
} // tempTaskvoid setup() {delay(1000);Serial.begin(115200);xTaskCreatePinnedToCore(tempTask, "tempTask", 2048,  NULL,  1,  NULL, 0);
}void loop() {}

在这里插入图片描述

📗RMT驱动DHT11

  • 🍁DHT11
    在这里插入图片描述

  • 🌿依赖库：dhtESP32-rmt
    在这里插入图片描述

  • 🔖支持DHT11/21/22/,AM2301/AM2302这些传感器。
🔬函数说明
  • 🌿uint8_t read_dht(float &temperature, float &humidity, uint8_t pin, uint8_t dhttype = DHT22, uint8_t rx= 1);
  • 🎉针对ESP32S3型号，rx通道配置4 - 7。ESP32可以任意配置：0 - 7，其他esp32型号，具体参照对应参考手册，收发通道是否共享。
  • 📝测试代码：
//DHT11数据引脚：ESP32-devkitc-1	-->  D13
//esp32-s3-devkitc-1  -->GPIO13
#include <dhtESP32-rmt.h>float temperature = 0.0;
float humidity = 0.0;/*
void tempTask(void *pvParameters){for(;;){uint8_t error=read_dht(temperature, humidity, 13, DHT22, 1);if(error){Serial.println(error);}else{Serial.println(temperature);Serial.println(humidity);}		vTaskDelay(3000 / portTICK_PERIOD_MS);}
}
/* tempTask */void setup() {delay(1000);Serial.begin(115200);//xTaskCreatePinnedToCore(tempTask, "tempTask", 8192,  NULL,  1,  NULL, 0);
}void loop() {//read_dht(temperature, humidity, pin, type (DHT11, DHT21, DHT22, AM2301, AM2302), RMT channel (0-7) uint8_t error=read_dht(temperature, humidity, 13, DHT11, 0);if(error){Serial.println(error);}else{Serial.println(temperature);Serial.println(humidity);}delay(3000);	
}/*
Error codes
0: OK
1: TOO_SOON
2: DRIVER
3: TIMEOUT
4: NACK
5: BAD_DATA
6: CHECKSUM
7: UNDERFLOW
8: OVERFLOW
*/

在这里插入图片描述

这篇关于ESP32使用RMT外设单总线设备驱动（WS2812/DS18B20/DHT11）的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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