基于单片机的定时器PWM呼吸灯和心跳灯实现

5.1 原理图分析

查看EK-RA6M4的原理图，如下图所示，该开发板上有3个Led指示灯。

另外，这三个Led灯所使用的GPIO引脚可以作为定时器的PWM输出使用，其定义如下：

Led灯	LED3	LED2	LED1
颜色	红色	绿色	蓝色
引脚	P400	P404	P415
定时器	GPT6(GTIOC6A)	GPT3(GTIOC3B)	GPT0(GTIOC0A)

在该例程中，我们将通过定时器PWM控制:

• 蓝色Led将作为心跳灯使用(每隔3.4s，快闪2次200ms);
• 绿色Led将作为呼吸灯使用(100%~0%占空比)；

5.2 PWM配置

首先，在FSP配置中将 BlueLed 和 GreenLed 所用的两个GPIO口配置成PWM输出模式。

接着选择 Stacks ，点击 "New Stack" -> "Timers" -> "Timer, General PWM(r_gpt)" 添加两个Timer PWM协议栈。

接下来设置 PWM 的相关配置，并重新生成代码。

• 在绿色的Led配置中，我们设置定时器的频率为10ms，并设置占空比为100%。接下来将会在主函数的循环里修改它的占空比，这样灯的亮度将由强到弱，再由弱到强；
• 在蓝色的Led配置中，我们设置定时器端的频率为400ms，并设置占空比为50%(高电平200ms)。接下来我们将会在其中断回调函数中来调整它的频率，让它快闪2下之后再灭掉。

5.3 源码修改

创建PWM定时器操作相关的头文件 src/bsp_pwm.h 如下。

#ifndef BSP_PWM_H_
#define BSP_PWM_H_

fsp_err_t pwm_init(void);

#endif /* BSP_PWM_H_ */

创建PWM定时器操作相关的c文件 src/bsp_pwm.c 如下。

#include 
#include "bsp_api.h"
#include "hal_data.h"
#include "bsp_pwm.h"
#include "bsp_led.h"

fsp_err_t pwm_init(void)
{
    fsp_err_t fsp_err = FSP_SUCCESS;

    fsp_err = R_GPT_Open(&g_pwm_ledgreen_ctrl, &g_pwm_ledgreen_cfg);
    if(FSP_SUCCESS != fsp_err)
        return fsp_err;


    fsp_err = R_GPT_Start(&g_pwm_ledgreen_ctrl);
    if(FSP_SUCCESS != fsp_err)
    {
        R_GPT_Close(&g_pwm_ledgreen_ctrl);

        return fsp_err;
    }

    fsp_err = R_GPT_Open(&g_pwm_ledblue_ctrl, &g_pwm_ledblue_cfg);
    if(FSP_SUCCESS != fsp_err)
        return fsp_err;


    fsp_err = R_GPT_Start(&g_pwm_ledblue_ctrl);
    if(FSP_SUCCESS != fsp_err)
    {
        R_GPT_Close(&g_pwm_ledblue_ctrl);
        return fsp_err;
    }

    return fsp_err;
}

/* Blue Led work as heart beat mode */
void pwm_ledblue_callback(timer_callback_args_t *p_args)
{
    static  uint8_t         mode = 0;
    static uint32_t         period_400ms = 0x2625a00;
    static uint32_t         period_3s = 0x11e1a300;

    FSP_PARAMETER_NOT_USED(p_args);

    if( 0 == mode%2 )
    {
        R_GPT_PeriodSet(&g_pwm_ledblue_ctrl, period_400ms);
    }
    else
    {
        R_GPT_PeriodSet(&g_pwm_ledblue_ctrl, period_3s);
    }

    mode ++;
}

修改 src/hal_entry.c 源文件，在里面修改绿色灯作为呼吸灯工作的的代码如下。

... ...
#include "bsp_pwm.h"
... ...
void hal_entry(void)
{
    timer_info_t   info;
    uint32_t       period_counts;
    uint32_t       duty = 0;  
    ... ...
    pwm_init();
    R_GPT_InfoGet(&g_pwm_ledgreen_ctrl, &info);
    period_counts = info.period_counts;

    /* Green Led work as breathe mode */
    while (1)
    {
        duty ++;

        if( duty <= 100 )
        {
            R_GPT_DutyCycleSet(&g_pwm_ledgreen_ctrl, (duty*period_counts)/100, GPT_IO_PIN_GTIOCB);
        }
        else if( duty>100 && duty<= 200 )
        {
            R_GPT_DutyCycleSet(&g_pwm_ledgreen_ctrl, ((200-duty)*period_counts)/100, GPT_IO_PIN_GTIOCB);
        }
        else
        {
            duty = 0;
            R_GPT_DutyCycleSet(&g_pwm_ledgreen_ctrl, 0, GPT_IO_PIN_GTIOCB);
        }

        R_BSP_SoftwareDelay(20, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);
    }
    ... ...
}

5.4 编译运行

代码修改完成后，在开发板上编译运行。这时可以看到蓝色Led每隔3.4秒将快闪两次，而绿色Led灯则亮度由弱到强，再由强到弱。

下面是测量蓝色Led的波形图：