GD32VW553-IOT LED呼吸燈項目
項目簡介
這是一個基于GD32VW553-IOT開發板的LED呼吸燈演示項目。通過PWM技術控制LED亮度，實現多種呼吸燈效果，展示RISC-V MCU的PWM功能和實時控制能力。
功能特性
1. 多種呼吸燈效果
正弦波呼吸：自然平滑的呼吸效果
線性呼吸：均勻的漸變效果
指數呼吸：快速亮起，緩慢熄滅
脈沖呼吸：快速脈沖效果
2. 交互控制
按鈕切換呼吸燈模式
UART實時顯示狀態信息
PWM占空比實時監控
3. 技術特點
使用TIMER1的PWM功能
1KHz PWM頻率，1000級亮度調節
160MHz主頻，精確時序控制
硬件連接
| 引腳 | 功能 | 說明 |
|---|---|---|
| PA8 | LED | PWM輸出，控制LED亮度 |
| PA0 | 按鈕 | 模式切換按鈕 |
| PA9 | UART_TX | 串口發送 |
| PA10 | UART_RX | 串口接收 |
呼吸燈效果詳解
1. 正弦波呼吸 (Sine Wave)
brightness = PWM_PERIOD * 0.5 * (1 + sin(2π * step / steps))
最自然的呼吸效果
亮度變化遵循正弦函數
適合長時間觀看
2. 線性呼吸 (Linear)
brightness = PWM_PERIOD * step / steps
均勻的漸變效果
亮度線性增加和減少
視覺效果清晰
3. 指數呼吸 (Exponential)
// 前半段：指數增長 brightness = PWM_PERIOD * (2 * t)^2 // 后半段：指數衰減 ? brightness = PWM_PERIOD * (1 - t^2)
快速亮起，緩慢熄滅
模擬真實呼吸節奏
視覺效果獨特
4. 脈沖呼吸 (Pulse)
// 快速漸亮 -> 保持高亮 -> 快速漸暗 -> 保持低亮
快速脈沖效果
適合警示或提醒
動態效果明顯
編譯和運行
1. 編譯項目
make
2. 燒錄到開發板
make flash
3. 串口監控
# 使用串口工具連接，波特率115200 # 可以看到實時狀態信息
運行效果
串口輸出示例
GD32VW553-IOT LED呼吸燈演示 RISC-V內核，160MHz主頻 按按鈕切換呼吸燈模式 模式: 正弦波 -> 線性 -> 指數 -> 脈沖 ? LED呼吸燈初始化完成 切換到模式: 正弦波呼吸 當前PWM占空比: 500/1000 (50.0%) 切換到模式: 線性呼吸 當前PWM占空比: 750/1000 (75.0%)
LED效果
正弦波模式：LED亮度平滑變化，如同真實呼吸
線性模式：LED亮度均勻漸變，視覺效果清晰
指數模式：LED快速亮起，緩慢熄滅，節奏感強
脈沖模式：LED快速閃爍，動態效果明顯
技術實現
1. PWM配置
// 定時器配置 timer_initpara.prescaler = 159; ?// 160MHz / 160 = 1MHz timer_initpara.period = 999; ? ? // PWM周期1000 ? // PWM通道配置 timer_channel_output_mode_config(TIMER1, TIMER_CH_0, TIMER_OC_MODE_PWM0);
2. 亮度控制
void led_set_brightness(uint16_t brightness)
{if(brightness > PWM_PERIOD) {brightness = PWM_PERIOD;}timer_channel_output_pulse_value_config(TIMER1, TIMER_CH_0, brightness);
}3. 呼吸算法
每種呼吸效果都使用不同的數學函數來計算亮度值：
正弦波：使用
sin()函數線性：使用線性插值
指數：使用
pow()函數脈沖：使用分段函數
參數調整
1. 呼吸速度
#define BREATHING_STEPS 100 // 增加步數，呼吸更慢 #define BREATHING_DELAY 20 // 增加延時，呼吸更慢
2. PWM參數
#define PWM_PERIOD 1000 // PWM周期，影響亮度分辨率 #define PWM_FREQ 1000 // PWM頻率，影響LED閃爍
3. 延時調整
// 在呼吸函數中調整延時 for(volatile int i = 0; i < 80000; i++); // 增加數值，呼吸更慢
擴展功能
1. 添加更多效果
彩虹呼吸：RGB LED顏色漸變
心跳效果：模擬心跳節奏
波浪效果：多個LED波浪式呼吸
2. 傳感器集成
光敏傳感器：根據環境光調整亮度
溫度傳感器：根據溫度調整呼吸速度
聲音傳感器：根據聲音強度調整效果
3. 無線控制
Wi-Fi控制：通過手機APP控制
BLE控制：通過藍牙控制
遠程控制：通過網絡遠程控制
注意事項
電源要求
確保3.3V穩定供電
LED電流不要超過MCU引腳限制
散熱考慮
長時間運行注意散熱
避免LED過熱
調試建議
使用示波器觀察PWM波形
通過串口監控狀態
使用萬用表測量電壓
故障排除
1. LED不亮
檢查引腳連接
確認PWM配置正確
檢查電源電壓
2. 呼吸效果不明顯
調整PWM頻率
增加亮度變化范圍
檢查延時設置
3. 串口無輸出
檢查波特率設置
確認引腳連接
檢查串口工具配置
項目亮點
技術先進：使用RISC-V架構，PWM精確控制
效果豐富：4種不同的呼吸燈效果
交互友好：按鈕控制，串口監控
代碼清晰：模塊化設計，易于擴展
性能優秀：160MHz主頻，實時響應
總結
這個LED呼吸燈項目展示了GD32VW553-IOT開發板在實時控制和PWM應用方面的強大能力。通過RISC-V架構的高性能和豐富的外設資源，實現了多種精美的呼吸燈效果，為物聯網設備和消費電子產品提供了很好的參考實現。
項目代碼結構清晰，易于理解和擴展，是學習RISC-V嵌入式開發和PWM應用的優秀示例。
