第 3 章：PWM 舵机与 ESC 控制

📂 示例代码：03_pwm_servo

3.1 知识要点

• 标准 RC PWM 协议：50 Hz 周期，1000–2000 µs 脉宽
• LEDC 14-bit 分辨率下的占空比计算
• ESC 上电解锁流程（中立位保持 2 秒）
• 双通道同步配置（油门 + 转向）

3.2 课程内容

电调（ESC）和舵机均使用标准 RC PWM 协议控制：50 Hz 重复频率，脉宽 1000 µs 对应最小值，1500 µs 对应中立，2000 µs 对应最大值。OSRCORE 使用 LEDC TIMER0 的两个通道分别驱动 GPIO1（油门）和 GPIO2（转向）。

3.3 基础学习

RC PWM 时序

周期 = 20 ms (50 Hz)
脉宽范围：1000 µs（最小）~ 2000 µs（最大）
中立位：1500 µs

14-bit 分辨率下的占空比计算

14-bit 寄存器的最大值为 2¹⁴ − 1 = 16383，对应 100% 占空比（即完整的 20 ms 周期）。正确公式：

duty = pulse_us / 20000.0 * 16383

例：1500 µs → 1500/20000 × 16383 ≈ 1228；2000 µs → 2000/20000 × 16383 ≈ 1638。

旧写法 duty = pulse_us × 80 是错误的：1500 × 80 = 120000，远超 14-bit 寄存器上限 16383，会导致寄存器溢出截断，输出脉宽完全错误。

正确实现：

/* pulse_us / 20000.0 * (2^14 - 1)，结果在 [0, 16383] 范围内 */
static int duty_from_pulse(int pulse_us)
{
    if (pulse_us < 1000) pulse_us = 1000;
    if (pulse_us > 2000) pulse_us = 2000;
    return (int)((float)pulse_us / 20000.0f * ((1 << 14) - 1));
}

ESC 解锁流程

大多数 ESC 上电后需要检测到中立位信号（1500 µs）才会解锁，通常需要保持 1–3 秒。未解锁的 ESC 不响应油门指令。

3.4 程序学习

定时器与双通道初始化：

ledc_timer_config_t timer = {
    .speed_mode      = LEDC_LOW_SPEED_MODE,
    .duty_resolution = LEDC_TIMER_14_BIT,
    .timer_num       = LEDC_TIMER_0,
    .freq_hz         = 50,
    .clk_cfg         = LEDC_AUTO_CLK,
};
ledc_timer_config(&timer);

ledc_channel_config_t ch_throttle = {
    .gpio_num = 1, .channel = LEDC_CHANNEL_0,
    .timer_sel = LEDC_TIMER_0, .duty = duty_from_pulse(1500),
};
ledc_channel_config(&ch_throttle);

ledc_channel_config_t ch_steering = {
    .gpio_num = 2, .channel = LEDC_CHANNEL_1,
    .timer_sel = LEDC_TIMER_0, .duty = duty_from_pulse(1500),
};
ledc_channel_config(&ch_steering);

设置脉宽与 ESC 解锁：

static void set_pulse(ledc_channel_t ch, uint32_t pulse_us)
{
    ledc_set_duty(LEDC_LOW_SPEED_MODE, ch, duty_from_pulse((int)pulse_us));
    ledc_update_duty(LEDC_LOW_SPEED_MODE, ch);
}

// ESC 解锁：中立位保持 2 秒
set_pulse(CH_THROTTLE, 1500);
set_pulse(CH_STEERING, 1500);
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(2000));

3.5 课程总结

本章掌握了 RC PWM 协议的原理和 LEDC 14-bit 精度配置，实现了 ESC 解锁和舵机扫描。duty_from_pulse() 函数将物理脉宽正确映射为 14-bit 寄存器值（公式：pulse_us / 20000.0 * 16383），是后续 PID 控制输出的基础接口。

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