張高興的 Windows 10 IoT 開發筆記：使用 Lightning 中的軟件 PWM 驅動 RGB LED

文章出處

　　感覺又幫 Windows 10 IoT 開荒了，所以呢，正兒八經的寫篇博客吧。其實大概半年前就想寫的，那時候想做個基于 Windows 10 IoT 的小車，但樹莓派原生不支持 PWM 啊。百度也搜不到，上 GitHub 轉了一圈，在 @ms-iot 那發現了 Lightning ，再看最后的更新時間，還是2016中旬……Windows 10 IoT 在國內真慘，這么長時間都沒人寫個教程……不說廢話了……

　　本文示例地址：https://github.com/ZhangGaoxing/windows-iot-demo/tree/master/RgbLed

　　Lightning 項目地址：https://github.com/ms-iot/lightning

　　效果圖：

　　一、更改默認控制器驅動

　　打開樹莓派的 Windows Device Portal ，在 Devices 菜單中的 Default Controller Driver 選項，將默認的 Inbox Driver 更改為 Direct Memory Mapped Driver ，重啟。

　　二、更改 Package.appxmanifest 配置

　　新建一個 UWP 項目，本文這里叫“RgbLedDemo”。以“查看代碼”的形式打開 Package.appxmanifest 。

　　在 Package 標簽下添加一個命名空間，并更改 IgnorableNamespaces 屬性。

xmlns:iot="http://schemas.microsoft.com/appx/manifest/iot/windows10"
IgnorableNamespaces="uap mp iot"

　　在 Capabilities 添加如下內容

<iot:Capability Name="lowLevelDevices" />
<DeviceCapability Name="109b86ad-f53d-4b76-aa5f-821e2ddf2141"/>

　　三、引用 Microsoft.Iot.Lightning

　　在 NuGet 包管理器下搜索 Lightning 即可。

　　還有 Windows IoT Extensions for the UWP

　　四、使用 Lightning

　　注意引用

using Windows.Devices.Pwm;
using Microsoft.IoT.Lightning.Providers;

　　1. 判斷 Lightning 的啟用

　　這一步是必要的，因為使用 Lightning 必須關閉系統默認的控制器驅動，沒啟用的話拋出個異常就好了。

if (!LightningProvider.IsLightningEnabled)
{
    throw new NullReferenceException("Lightning isn't enabled !");
}

　　2. 獲取軟件 PWM 控制器

　　一切正常的情況下就該獲取 Lightning 中的軟件 PWM 控制器了。Lightning 中也集成了其他硬件 PWM 的控制器，因此在調用 PwmController.GetControllersAsync() 時返回的是一個集合，其中第二項是我們需要的軟件 PWM 控制器。得到控制器后還需要設置 PWM 的頻率，這個軟件 PWM 控制器的頻率范圍在 40 - 1000 Hz 之間（低的可憐……），不在這個范圍內的數字會拋出異常。

PwmController controller = (await PwmController.GetControllersAsync(LightningPwmProvider.GetPwmProvider()))[1];
controller.SetDesiredFrequency(1000);

　　3. 設置 PWM 引腳

　　以 Red 引腳為例。首先通過控制器來打開引腳，這里為 GPIO 17 位置的引腳。然后需要設置 Duty Cycle Percentage ，通俗點就是電壓的占比，0 - 1 之間的小數。

PwmPin redPin = controller.OpenPin(17);
redPin.SetActiveDutyCyclePercentage(0);
redPin.Start();

　　之后要改變 LED 的亮度還是要改變 SetActiveDutyCyclePercentage(value) 的 value 值。

　　釋放的話要先關閉 PWM。

redPin.Stop();
redPin.Dispose();

　　五、注意

　　使用 Lightning 后，之前基于默認控制器驅動編寫的I2C，SPI代碼會報錯。但 Lightning 中集成了 I2C、SPI、GPIO 等的控制器，將其替換一下即可。

　　本文的項目解析部分就結束了。下面給一個呼吸燈的測試代碼，我用的是共陰極 RGB LED 。代碼在 GitHub 的項目中有。

/// <summary>
/// Breathing LED
/// </summary>
/// <param name="delay">Delay Time</param>
public async Task BreathingAsync(int delay)
{
    double red = 255;
    double green = 0;
    double blue = 0;

    while (red != 0 && green != 255)
    {
        redPin.SetActiveDutyCyclePercentage(red / 255.0);
        greenPin.SetActiveDutyCyclePercentage(green / 255.0);

        red--;
        green++;
        await Task.Delay(delay);
    }

    while (green != 0 && blue != 255)
    {
        greenPin.SetActiveDutyCyclePercentage(green / 255.0);
        bluePin.SetActiveDutyCyclePercentage(blue / 255.0);

        green--;
        blue++;
        await Task.Delay(delay);
    }

    while (blue != 0 && red != 255)
    {
        bluePin.SetActiveDutyCyclePercentage(blue / 255.0);
        redPin.SetActiveDutyCyclePercentage(red / 255.0);

        blue--;
        red++;
        await Task.Delay(delay);
    }
}