渐显/渐隐LED

演示如何使用模拟输出来淡化 LED。

此示例演示了如何使用 AnalogWrite() 函数使 LED 淡入淡出。 AnalogWrite 使用脉冲宽度调制 (PWM)，以不同的开和关比率快速打开和关闭数字引脚，以产生淡入淡出效果。

硬件要求

• Arduino板卡
• LED
• 220欧电阻
• 连接线
• 面包板

电路

通过 220 欧姆电阻将 LED 的阳极（较长的正极腿）连接到板上的数字输出引脚 9。将阴极（较短的负极腿）直接接地。

在 Arduino Uno 上，可以在数字I/O引脚 3、5、6、9、10 和 11 上进行 PWM 输出。

电路图

代码

我们使用simple_pwm模块中的timer来创建脉冲。simple_pwd为我们提供了3个脉冲时钟对应不同的PWM时钟以对应不同的数字I/O引脚。

• Timer0Pwm：为PWM使用TC0（对应PD5、PD6，即引脚5和引脚6）
• Timer1Pwm：为PWM使用TC1（对应PB1、PB2，即引脚9和引脚10）
• Timer2Pwm：为PWM使用TC2（对应PB3、PD3，即引脚3和引脚11）

我们的LED连接在引脚9上，对应PB1，因此使用Timer1Pwm。

另外，我们还需要通过预分频器设置脉冲产生的频率，频率和时钟的对应关系如下：

我们使用Prescale64来设置脉冲时钟，为977Hz，每个脉冲的时间大概为1ms。 我们将引脚9转换为一个PWD输出的LED。

let mut pwm_led = pins.d9.into_output().into_pwm(&Timer1Pwm::new(dp.TC1, Prescaler::Prescale64));

此处有两种方式控制LED的变化：

• 使用set_duty() 在程序主循环中，我们通过设置PWD的duty来控制每轮脉冲的占空比，以达到控制LED亮度的目的。每次循环等待10ms，也就是大概10个脉冲

  for x in (0..=255).chain((0..=254).rev()) {
    pwm_led.set_duty(x%5);
    arduino_hal::delay_ms(10);
  }

  编译并运行示例

  cargo build
  cargo run
  

  完整代码如下：

  src/main.rs

  /*!
  * Demonstrates the use of analog output to fade an LED.
  *
  * This example demonstrates the use of arduino_hal::simple_pwm::IntoPwmPin trait to convert pin to a PWM pin and
  * use set_duty() function in fading an LED off and on.
  * simple_pwd module uses pulse width modulation (PWM), turning a digital pin on and off very quickly with different 
  * ratio between on and off, to create a fading effect.
  */
  #![no_std]
  #![no_main]
  
  use arduino_hal::simple_pwm::*;
  use panic_halt as _;
  
  #[arduino_hal::entry]
  fn main() -> ! {
      let dp = arduino_hal::Peripherals::take().unwrap();
      let pins = arduino_hal::pins!(dp);
  
      // Digital pin 9 is connected to a LED and a resistor in series
      let mut pwm_led = pins
          .d9
          .into_output()
          .into_pwm(&Timer1Pwm::new(dp.TC1, Prescaler::Prescale64));
      pwm_led.enable();
  
      loop {
          for x in (0..=255).chain((0..=254).rev()) {
              pwm_led.set_duty(x);
              arduino_hal::delay_ms(10);
          }
      }
  }

• 使用embedded_hal的trait

  注意：此处需要修改模版项目依赖中的embedded_hal为最新版本

  创建一个embedded_hal兼容的arduino::Delay变量

  let mut delay = arduino_hal::Delay::new();

  设置LED的duty循环的百分比，并使用delay来控制延迟

  for pct in (0..=100).chain((0..100).rev()) {
  	led.set_duty_cycle_percent(pct).unwrap();
  	delay.delay_ms(10);
  }

  编译并运行示例

  cargo build
  cargo run
  

  完整代码如下：

  src/main.rs

  /*!
   * Demonstrates the use of analog output to fade an LED.
   *
   * This example demonstrates the use of arduino_hal::simple_pwm::IntoPwmPin trait to convert pin to a PWM pin and
   * use set_duty() function in fading an LED off and on.
   * simple_pwd module uses pulse width modulation (PWM), turning a digital pin on and off very quickly with different
   * ratio between on and off, to create a fading effect.
   * this app is not aware of `avr-hal` and only uses `embedded-hal` traits.
   */
  #![no_std]
  #![no_main]
  
  use arduino_hal::simple_pwm::*;
  use embedded_hal::delay::DelayNs;
  use embedded_hal::pwm::SetDutyCycle;
  use panic_halt as _;
  
  #[arduino_hal::entry]
  fn main() -> ! {
      let dp = arduino_hal::Peripherals::take().unwrap();
      let pins = arduino_hal::pins!(dp);
  
      // Digital pin 9 is connected to a LED and a resistor in series
      let mut pwm_led = pins
          .d9
          .into_output()
          .into_pwm(&Timer1Pwm::new(dp.TC1, Prescaler::Prescale64));
      pwm_led.enable();
  
      let mut delay = arduino_hal::Delay::new();
  
      loop {
          for pct in (0..=100).chain((0..100).rev()) {
              pwm_led.set_duty_cycle_percent(pct).unwrap();
              delay.delay_ms(10);
          }
      }
  }

此时，你可以看到LED逐渐变亮，然后变暗。