1. 呼吸燈原理

呼吸燈的實(shí)現(xiàn)可以通過(guò)控制燈的亮度連續(xù)變化，當(dāng)變化的頻率大于24幀時(shí)，肉眼看上去就會(huì)逐漸變暗，逐漸變亮。

2. PWM控制亮度

PWM通過(guò)設(shè)置亮度在一段時(shí)間內(nèi)的占空比，亮的百分比多，人眼看到的就亮，反之就是暗。
關(guān)于PWM的塊不打算展開(kāi)說(shuō)，這里針對(duì)呼吸燈的PWM詳細(xì)說(shuō)明。

/* * 描述  ：呼吸燈PWM初始化 * 參數(shù)  ： *        無(wú) * 返回  ： *        無(wú) */void bspBreathLedTIMInit(void){  TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};  TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};  g_breathled_tim_handle.Instance = TIM2;  g_breathled_tim_handle.Init.Prescaler = 83;  g_breathled_tim_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;  g_breathled_tim_handle.Init.Period = (BREATHLED_PWM_VALUE - 1);  g_breathled_tim_handle.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;  g_breathled_tim_handle.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;  if (HAL_TIM_Base_Init(&g_breathled_tim_handle) != HAL_OK)  {    Error_Handler();  }  sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;  if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&g_breathled_tim_handle, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)  {    Error_Handler();  }  if (HAL_TIM_PWM_Init(&g_breathled_tim_handle) != HAL_OK)  {    Error_Handler();  }  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;  if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&g_breathled_tim_handle, &sMasterConfig) != HAL_OK)  {    Error_Handler();  }  sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;  sConfigOC.Pulse = 0;  sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;  sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;  if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&g_breathled_tim_handle, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_4) != HAL_OK)  {    Error_Handler();  }  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;  BREATHLED_GPIO_CLK_ENABLE();  /* TIM2 GPIO Configuration   * PA3     ------> TIM2_CH4   */  GPIO_InitStruct.Pin = BREATHLED_GPIO_GREEN_PIN;  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;  GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF1_TIM2;  HAL_GPIO_Init(BREATHLED_GPIO_TYPE, &GPIO_InitStruct);  HAL_TIM_Base_Start_IT(&g_breathled_tim_handle);}

我這里使用了PA3引腳，定時(shí)器2做實(shí)驗(yàn)。時(shí)鐘頻率是84MHz，Prescaler設(shè)置(84 - 1) = 83，Period這里設(shè)置是(10000 - 1) = 9999，所以定時(shí)器是 (83 + 1) * (9999 + 1) / 84000000 = 0.01s = 10ms一個(gè)周期。
這個(gè)頻率各位可以根據(jù)實(shí)際情況去計(jì)算，盡量設(shè)置成看上去平滑，而且對(duì)系統(tǒng)也不會(huì)造成產(chǎn)生過(guò)多中斷。

/* * 描述  ：定時(shí)器底層回調(diào)初始化 * 參數(shù)  ： *        無(wú) * 返回  ： *        無(wú) */void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim_base){  if (htim_base->Instance == TIM2)  {    __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();    HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn, 5, 0);    HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);  }}/* * 描述  ：定時(shí)器中斷處理函數(shù) * 參數(shù)  ： *        無(wú) * 返回  ： *        無(wú) */void TIM2_IRQHandler(void){  HAL_TIM_IRQHandler(&g_breathled_tim_handle);	  HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(&g_breathled_tim_handle);	}void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){  /* USER CODE BEGIN Callback 0 */  /* USER CODE END Callback 0 */  if (htim->Instance == TIM11) {    HAL_IncTick();  }  //呼吸燈  else if (htim->Instance == TIM2)  {    //注意由于產(chǎn)生中斷過(guò)快，反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)不了    //LED電平反轉(zhuǎn)    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_3);  }  /* USER CODE BEGIN Callback 1 */  /* USER CODE END Callback 1 */}

上面代碼是中斷處理函數(shù)，對(duì)呼吸燈的引腳電平反轉(zhuǎn)。是通過(guò)設(shè)置占空比的參數(shù)，定時(shí)器自動(dòng)觸發(fā)中斷后反轉(zhuǎn)電平。

3. 呼吸燈亮度曲線

//PWM設(shè)置的Period值#define BREATHLED_PWM_VALUE                10000//呼吸燈x軸變暗或變亮步數(shù)#define BREATHLED_X_DIVIDE                 100//呼吸燈x軸總步數(shù)#define BREATHLED_X_TOTAL                 (BREATHLED_X_DIVIDE * 2)//呼吸燈y軸比例#define BREATHLED_Y_RATIO                 (BREATHLED_PWM_VALUE / BREATHLED_X_DIVIDE)//亮度變化頻率，也就是幀數(shù)，單位毫秒#define BREATHLED_FRAMES_MS											10

一些宏定義，BREATHLED_PWM_VALUE值是上面PWM設(shè)置的Period值。
BREATHLED_X_DIVIDE是x軸，變暗或變亮?xí)r，x軸的步數(shù)。
BREATHLED_X_TOTAL是x軸變暗加上變亮一個(gè)周期的總步數(shù)。
BREATHLED_Y_RATIO是y軸比例。
BREATHLED_FRAMES_MS亮度變化頻率，注意這個(gè)值必須大于24幀，也就是小于40毫秒的時(shí)間，為了更加平滑，可以適量提高幀數(shù)，這樣看起來(lái)呼吸燈更加流暢。

3.1 線性折線

y = 10000時(shí)代表占空比100%，x軸為時(shí)間。

/* * 描述  ：呼吸燈函數(shù)，由x軸得出y軸值 * 參數(shù)  ： *        [in]  x     x軸，時(shí)間 * 返回  ： *        y軸值，PWM值 */static unsigned int breathLedCurve(unsigned int x){  unsigned int y;  if (x < BREATHLED_X_DIVIDE)  {    y = BREATHLED_Y_RATIO * x;  }  else  {    y = -BREATHLED_Y_RATIO * (x - BREATHLED_X_TOTAL);  }  return y;}/* * 描述  ：呼吸燈過(guò)程 * 參數(shù)  ： *        無(wú) * 返回  ： *        無(wú) */void breathLedProgress(void){  static unsigned int time_x = 0;  unsigned int pwm_value_y = 0;  while (1)  {    time_x = (time_x + 1) % BREATHLED_X_TOTAL;    pwm_value_y = breathLedCurve(time_x);    //修改占空比    __HAL_TIM_SetCompare(&g_breathled_tim_handle, TIM_CHANNEL_4, pwm_value_y);			     sysDelay(BREATHLED_FRAMES_MS);    if (time_x % BREATHLED_X_DIVIDE == 0)    {      sysDelay(500);    }  }}

實(shí)現(xiàn)方式可以參考上面的，但是人眼感受的卻不是線性的，是由于在燈光微亮區(qū)，很小的光通量改變也讓人眼感到光通量變化很大，而在光通量比較大的區(qū)域，很大的光通量跳躍，人眼感覺(jué)到的光通量變化不大，簡(jiǎn)單理解為，人眼對(duì)亮度暗的比較敏感，而對(duì)亮度量的不敏感。
所以你嘗試后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)由亮變暗時(shí)感覺(jué)時(shí)間長(zhǎng)，由暗變亮?xí)r時(shí)間短，會(huì)有突然變亮的感覺(jué)。這個(gè)曲線是有缺陷的。

3.2 呼吸燈曲線

由上圖可知，當(dāng)亮度由暗變亮?xí)r，程序的呼吸燈曲線需要如同圖3。
為了方便我這里使用一元二次曲線，有條件的可以使用sin函數(shù)，但是效果或許看起來(lái)會(huì)差不多。但是sin函數(shù)計(jì)算量會(huì)比一元二次方程大的多，所以衡量之下，選擇通過(guò)一元二次曲線來(lái)實(shí)現(xiàn)。

通過(guò)這個(gè)曲線，你可能感覺(jué)到和線性折線差不多的效果。所以還需要降低由暗變亮?xí)r的亮度變化頻率，即可讓人眼看上去平滑。

有需要的可以移步呼吸燈曲線代碼下載?；蛘哂心芰Φ目梢宰孕袇⒖忌厦娲a，實(shí)現(xiàn)該曲線。