灵动微电子MM32L0系列芯片做呼吸灯功能

英尚微电子

呼吸灯就是指电子产品上的LED灯的亮度随着时间由暗到亮逐渐增强，再由亮到暗逐渐衰减，有节奏感地一起一伏，就像是在呼吸一样，因而被广泛应用于手机、电脑等电子设备的指示灯中。在使用mcu开发相关的应用产品中也可以加入呼吸灯功能，增强用户的体验感，本篇文章灵动微电子一级代理英尚微将介绍如何使用MM32L0系列产品芯片做呼吸灯功能。
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在平时应用中可以知道，MCU的GPIO输出高低电平变化可以实现LED灯的亮、灭两个过程，如果GPIO的电平一直维持高电平或者低电平，LED灯就处于长亮或长灭的状态，呼吸灯就是通过较高频率的电平变化来实现亮灭的切换，由于人的视觉暂留效应，肉眼无法迅速捕捉快速亮灭变化的过程，所以在视觉中一直出现一直亮或者灭的状态，通过调整占空比可以控制LED灯的亮度，给人视觉上一种灯光由暗到亮逐渐增强，然后又由亮到暗逐渐衰减。
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正常的成年人的吸气呼气时间整个过程持续大约3秒时间，即吸气时间（LED灯亮度逐渐变亮）时间为1.5S，吸、呼气时间（LED灯亮度逐渐变暗）时间为1.5S。

3 r, R$ e( {- Q: @亮度随着时间逐渐变强再衰减，可以用两种算数方式实现：半周期的正弦函数曲线和指数上升曲线及对称的下降沿曲线。
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指数方式曲线图

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要控制LED灯达到呼吸灯的效果，实际上就是要控制LED灯的亮度拟合呼吸特性曲线，在本次实验将采用指数上升曲线及对称的下降沿曲线方式，用户如果对正弦方式感兴趣也可以进行尝试。在本次实验中，我们使用MM32L0输出较高频率的PWM信号，通过调制信号的占空比，控制LED灯的亮度。
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/ F# }$ O  p( S8 I& N# t+ _+ R生成指数方式的曲线图主要因素：
& E; j* R6 X, \- P" w  I1 b0 cTIMPeriod：定时器的计数周期，它的值必须与PWM表中的极大值相等（应用中赋值需要减1），而PWM表的极大值决定了控制的分辨率。例如极大值为10时，PWM占空比只有10个等级精确到0.1，当极大值为1000时，PWM占空比1000个等级精确到0.001。在本次实验中设置定时器的计数周期值为255+1，即PWM表中的极大值也是256。

TIM_Prescaler：定时器时钟分频因子，它控制定时器计数器CNT计数加1所需要的时间，它的值太大会导致输出的单个PWM波周期过长，影响控制的动态特性。如控制LED灯时，该值太大会导致LED灯开关时间变长，闪烁明显。一般来说该值越小越好。在本次实验中设置定时器时钟分频因子为1757+1，即对时钟1758分频。

PWM表的点数：PWM表的点数即对拟合曲线的采样点数，即把LED灯的亮度分为0-255个等级，采样点越多，能更好地还原拟合曲线，采样点太少，可能会导致失真。在本次实验中设置PWM表的点数为40。
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* m: n2 J* H  V- G0 E; i7 a- T' }/ Q# dPeriod_class：周期倍数，即PWM表中每个元素的循环次数，它影响拟合曲线的周期。在本次实验中设置设置周期倍数为8。

本次实验程序直接从MM32L073的定时器PWM输出的例程的基础上修改得来，TIM3配置成向上计数，PWM通道输出也被配置成当计数器CNT的值小于输出比较寄存CCR1的值时，PWM通道输出低电平点亮LED灯。在函数的最后还使能了定时器中断，每当定时器的一个计数周期完成时产生中断，配合中断服务函数，即可切换CCR1比较寄存器的值。

使用MM32L0系列MCU上述两种方式都可以实现呼吸灯功能，两种方法GPIO分别是PB4和PB5，download到MiniBoard中，可以对比测试两种实现方法的差异性，选择合适的呼吸灯实现方式。
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2021-2-1 15:48 上传

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这个下降沿曲线真好