如何通过esp32实现不同颜色和不同亮度的rgb灯？

我们先来看一下什么是rgb灯。
全彩 LED 灯， 实质上是一种把红、绿、 蓝单色发光体集成到小面积区域中的 LED 灯，控制时对这三种颜色的灯管输出不同的光照强度，即可混合得到不同的颜色，其混色原理与光的三原色混合原理一致。简单来说就是led会有三个引脚，分别对应着red颜色，green颜色，blue颜色。通过改变它们的占空比，以来达到显示不同的颜色。就像调色板一样，通过红绿蓝三种基础色来调出不同的颜色。
接下来说一下所用到的一些esp32的api，我把它封装在了三个函数里面。


//配置gpio的pwm的初始化
//无形参
//无返回值
void ledp_Init(void)
{


    ledc_timer_config_t ledc_timer =
    {
        .duty_resolution = LEDC_TIMER_8_BIT, // resolution of PWM duty
        .freq_hz = 5000,                      // frequency of PWM signal
        .speed_mode = LEDC_MODE,           // timer mode
        .timer_num = LEDC_TIMER,            // timer index
        .clk_cfg = LEDC_AUTO_CLK,              // Auto select the source clock
    };
        ledc_timer_config(&ledc_timer);


}


//gpio输出不同占空比的pwm(带缓冲时间)
//LEDC_NUM：输出的引脚，LEDC_DUTY：占空比，LEDC_FADE_TIME：缓冲时间
//无返回值
void ledp_fade_Output(int LEDC_NUM, uint32_t LEDC_DUTY, int LEDC_FADE_TIME)
//void ledp_fade_Output()
{
    ledc_channel_config_t ledc_channel =
        {
            .channel    = LEDC_CH0_CHANNEL,
            .duty       = 0,
            .gpio_num   = LEDC_CH0_GPIO,
            .speed_mode = LEDC_MODE,
            .hpoint     = 0,
            .timer_sel  = LEDC_TIMER
        };
    ledc_channel_config(&ledc_channel);
    ledc_fade_func_install(0);


       
        ledc_set_fade_with_time(ledc_channel.speed_mode,
                        ledc_channel.channel, LEDC_DUTY, LEDC_FADE_TIME);
        ledc_fade_start(ledc_channel.speed_mode,
                        ledc_channel.channel, LEDC_FADE_NO_WAIT);


}


//gpio输出不同占空比的pwm(不带缓冲时间)
//LEDC_NUM：输出的引脚，LEDC_DUTY：占空比
//无返回值
void ledp_pwm_Output(int LEDC_NUM, uint32_t LEDC_DUTY)
{
    ledc_channel_config_t ledc_channel =
        {
            .channel    = LEDC_CHANNEL[LEDC_NUM],
            .duty       = 0,
            .gpio_num   = LEDC_GPIO[LEDC_NUM],
            .speed_mode = LEDC_MODE,
            .hpoint     = 0,
            .timer_sel  = LEDC_TIMER
        };
    ledc_channel_config(&ledc_channel);
    ledc_fade_func_install(0);
       


        ledc_set_duty(ledc_channel.speed_mode, ledc_channel.channel, LEDC_DUTY);
        ledc_update_duty(ledc_channel.speed_mode, ledc_channel.channel);


第一个函数ledp_Init（）中，ledc_timer_config(const ledc_timer_config_t* timer_conf)主要是对占空比分辨率，频率和时钟的一些配置。


第二个函数ledp_fade_Output(int LEDC_NUM, uint32_t LEDC_DUTY, int LEDC_FADE_TIME)中，ledc_channel_config(const ledc_channel_config_t* ledc_conf)是对通道和引脚进行的配置；其中
ledc_set_fade_with_time(ledc_mode_t speed_mode, ledc_channel_t channel, uint32_t target_duty, int max_fade_time_ms)可以做到在一段时间中才到达一个占空比，就像我们平常见到的呼吸灯一样，逐渐到达一个占空比，因此它有传参值 target_duty传入占空比的大小和max_fade_time_ms传入到达占空比的时间（也就是最后两个参数）。最后还需要调用ledc_fade_start(ledc_mode_t speed_mode, ledc_channel_t channel, ledc_fade_mode_t fade_mode)才可以实现功能。


第三个函数ledp_pwm_Output(int LEDC_NUM, uint32_t LEDC_DUTY)就是没有缓冲时间更改占空比的函数了。配置通道和引脚的函数是ledc_channel_config(const ledc_channel_config_t* ledc_conf)，配置占空比的函数是ledc_set_duty(ledc_mode_t speed_mode, ledc_channel_t channel, uint32_t duty)。


接下来就是实现功能的函数了。
首先说一下调节灯的亮度。


//显示不同亮度的红灯
//LEDC_DUTY：占空比
//无返回值
void ledp_red_Output(uint32_t LEDC_DUTY)
{
        ledp_pwm_Output(GPIO_RED, LEDC_DUTY);
        ledp_pwm_Output(GPIO_GREEN, LEDC_DUTY_0);
        ledp_pwm_Output(GPIO_BLUE, LEDC_DUTY_0);
}
//显示不同亮度的绿灯
//LEDC_DUTY：占空比
//无返回值
void ledp_green_Output(uint32_t LEDC_DUTY)
{
        ledp_pwm_Output(GPIO_RED, LEDC_DUTY_0);
        ledp_pwm_Output(GPIO_GREEN, LEDC_DUTY);
        ledp_pwm_Output(GPIO_BLUE, LEDC_DUTY_0);
}
//显示不同亮度的蓝灯
//LEDC_DUTY：占空比
//无返回值
void ledp_blue_Output(uint32_t LEDC_DUTY)
{
        ledp_pwm_Output(GPIO_RED, LEDC_DUTY_0);
        ledp_pwm_Output(GPIO_GREEN, LEDC_DUTY_0);
        ledp_pwm_Output(GPIO_BLUE, LEDC_DUTY);
}


在ledp_pwm_Output(int LEDC_NUM, uint32_t LEDC_DUTY)函数中就可以先确定是哪一个引脚输出。然后ledp_red_Output(uint32_t LEDC_DUTY)，ledp_green_Output(uint32_t LEDC_DUTY)，ledp_blue_Output(uint32_t LEDC_DUTY)就可以传入不同的占空比以来调节灯的亮度。


然后再来说一下如何显示不同颜色的灯光。我们以调出橙光为例


//显示不同亮度的黄灯
//NUM：占空比
//无返回值
void ledp_yellow_Output(uint32_t NUM)
{
        if(NUM<=10)
        {
                ledp_pwm_Output(GPIO_RED, LEDC_DUTY_100/NUM);
                ledp_pwm_Output(GPIO_GREEN, LEDC_DUTY_5/NUM);
                ledp_pwm_Output(GPIO_BLUE, LEDC_DUTY_0/NUM);
        }
        else if(NUM>10)
        {
                ledp_pwm_Output(GPIO_RED, LEDC_DUTY_100/NUM);
                ledp_pwm_Output(GPIO_GREEN, LEDC_DUTY_70/NUM);
                ledp_pwm_Output(GPIO_BLUE, LEDC_DUTY_0/NUM);
        }
}


ledp_yellow_Output(uint32_t NUM)中传参NUM可以调节亮度，函数体中三个函数，根据调节它们的占空比来调节出所需要的颜色。在实际测试中，在全亮状态下得到橙色时，红色和绿色的占空比相差比较大，调节亮度是通过等除脉冲宽度来调节的。当等除的数比较大时，对脉冲宽度比较小的影响比较大，所以可以对不同段的亮度，可以设置出相应的配对组合，上面是设置出了两份。