实现LED的呼吸效果，需要有节奏的变化LED的输入电压，由于单片机的输出是数字信号（要么高电平、要么低电平），常规情况下通过引脚控制LED时，LED灯只能处于亮/灭状态。为了实现呼吸灯效果，需要调节引脚输出方波的占空比（PWM），进而调节LED的输入电压，达到呼吸的效果。

硬件

我使用的开发板是野火STM32F103ZET6，LED灯的原理图如下所示：

LED3的负极接在PB5引脚，LED4的负极接在PB0引脚，LED5接在PB1引脚。
PB5引脚使用是TIM3的第二通道，PB0使用的是TIM3的第三通道，PB1使用的是TIM3的第四通道。

功能分析

由于使用引脚产生PWM方波控制LED的亮暗，所以引脚需要设置为复用推挽输出。
在我使用的开发板中，LED3与PB5（TIM3_CH2）、LED4与PB0（TIM3_CH3）、LED5与PB1（TIM3_CH4）连接。但stm32引脚的默认复用功能设置中，PB5引脚默认没有复用TIM3_CH2，需要手动重定义后，才能复用TIM3_CH2。而LED4则默认复用了TIM3_CH3。基于以上原因，如果不手动映射，会发现近LED4有呼吸效果，LED3没有。
STM32F10X数据手册的引脚定义-PB5
STM32F10X数据手册的引脚定义-PB0

功能实现

LED的GPIO初始化

头文件（bsp_led.h）

#ifndef __BSP_LED_H
#define __BSP_LED_H
#include "stm32f10x.h"

/* 定义LED连接的GPIO端口, 用户只需要修改下面的代码即可改变控制的LED引脚 */
#define LED3_GPIO_PORT      GPIOB                   /* LED3的GPIO端口 */
#define LED3_GPIO_PIN       GPIO_Pin_5

#define LED4_GPIO_PORT      GPIOB                 /* LED4的GPIO端口 */
#define LED4_GPIO_PIN       GPIO_Pin_0

#define LED5_GPIO_PORT      GPIOB                   /*LED5的GPIO端口 */
#define LED5_GPIO_PIN       GPIO_Pin_1

/** the macro definition to trigger the led on or off
* 1 - off
* 0 - on
*/
#define ON  0
#define OFF 1

/* 使用标准的固件库控制IO*/
#define LED3(a) if (a)  \
        GPIO_SetBits(LED3_GPIO_PORT,LED3_GPIO_PIN);\
        else    \
        GPIO_ResetBits(LED3_GPIO_PORT,LED3_GPIO_PIN)

#define LED4(a) if (a)  \
        GPIO_SetBits(LED4_GPIO_PORT,LED4_GPIO_PIN);\
        else    \
        GPIO_ResetBits(LED4_GPIO_PORT,LED4_GPIO_PIN)

#define LED5(a) if (a)  \
        GPIO_SetBits(LED5_GPIO_PORT,LED5_GPIO_PIN);\
        else    \
        GPIO_ResetBits(LED5_GPIO_PORT,LED5_GPIO_PIN)


/* 直接操作寄存器的方法控制IO */
#define digitalHi(p,i)     {p->BSRR=i;}  //输出为高电平
#define digitalLo(p,i)     {p->BRR=i;}   //输出低电平
#define digitalToggle(p,i) {p->ODR ^=i;} //输出反转状态


/* 定义控制IO的宏 */
#define LED3_TOGGLE    digitalToggle(LED3_GPIO_PORT,LED3_GPIO_PIN)
#define LED4_TOGGLE    digitalToggle(LED4_GPIO_PORT,LED4_GPIO_PIN)
#define LED5_TOGGLE    digitalToggle(LED5_GPIO_PORT,LED5_GPIO_PIN)

/**
 * @brief  初始化控制LED的IO，使用标准外设库函数
 */
void LED_GPIO_Config(void);

/**
 * @brief  初始化控制LED的IO，使用直接操作寄存器的方法
 */
void LED_GPIO_Config_REG(void);
#endif

源文件（bsp_led.c）

#include "bsp_led.h"

/**
* @brief  初始化控制LED的IO
* @param  无
* @retval 无
*/
void LED_GPIO_Config(void)
{
    /*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    /*开启LED相关的GPIO外设时钟*/
    RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE);
    
    /*选择要控制的GPIO引脚*/
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LED3_GPIO_PIN;

    /*设置引脚模式为通用推挽输出*/
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 复用推挽输出

    /*设置引脚速率为50MHz */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

    /*调用库函数，初始化GPIO*/
    GPIO_Init(LED3_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

    /*选择要控制的GPIO引脚*/
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LED4_GPIO_PIN;

    /*调用库函数，初始化GPIO*/
    GPIO_Init(LED4_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

    /*选择要控制的GPIO引脚*/
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; // 通用推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LED5_GPIO_PIN;

    /*调用库函数，初始化GPIO*/
    GPIO_Init(LED5_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

    /* 关闭所有led灯 */
    GPIO_SetBits(LED3_GPIO_PORT, LED3_GPIO_PIN);
    GPIO_SetBits(LED4_GPIO_PORT, LED4_GPIO_PIN);
    GPIO_SetBits(LED5_GPIO_PORT, LED5_GPIO_PIN);
}

void LED_GPIO_Config_REG(void)
{
    /*开启LED相关的GPIO外设时钟*/
    RCC->APB2ENR |= RCC_APB2Periph_GPIOB;

    /*设置引脚模式为通用推挽输出，速率为50MHz */
    LED3_GPIO_PORT->CRL |= GPIO_CRL_MODE5; // 输出模式11，最大速率50MHz
    LED3_GPIO_PORT->CRL |= GPIO_CRL_CNF5_1; // 复用推挽输出10
    LED3_GPIO_PORT->CRL &= ~ GPIO_CRL_CNF5_0; // 复用推挽输出10

    LED4_GPIO_PORT->CRL |= GPIO_CRL_MODE0; // 输出模式11，最大速率50MHz
    LED4_GPIO_PORT->CRL |= GPIO_CRL_CNF0_1; // 复用推挽输出10
    LED4_GPIO_PORT->CRL &= ~ GPIO_CRL_CNF0_0; // 复用推挽输出10

    LED5_GPIO_PORT->CRL |= GPIO_CRL_MODE1; // 输出模式11，最大速率50MHz
    LED5_GPIO_PORT->CRL &= ~ (GPIO_CRL_CNF1_1 |GPIO_CRL_CNF1_0); // 推挽输出00

    /* 关闭所有led灯 */
    digitalHi(LED3_GPIO_PORT, LED3_GPIO_PIN);
    digitalHi(LED4_GPIO_PORT, LED4_GPIO_PIN);
    digitalHi(LED5_GPIO_PORT, LED5_GPIO_PIN);
}

通用时钟初始化

初始化TIM3

头文件（bsp_timer.h）

#ifndef __BSP_TIMER_H
#define __BSP_TIMER_H
#include "stm32f10x.h"

/**
 * @brief 定时器配置函数,使用寄存器的方式
 */
void TIM3_Config(void); // 基础定时器3配置函数

void TIM3_Start(void); // 启动定时器

void TIM3_Stop(void); // 停止定时器

void TIM3_SetCH2DutyCycle(uint8_t duty); // 设置通道2占空比，参数范围0-100，对应0%-100%

void TIM3_SetCH3DutyCycle(uint8_t duty); // 设置通道3占空比，参数范围0-100，对应0%-100%

#endif

源文件（bsp_timer.c）

#include "bsp_timer3.h"

void TIM3_Config(void)
{
    // 1. 开启时钟
    RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM3EN; // 使能TIM3时钟

    // 使能AFIO时钟，并进行TIM3部分重映射，使TIM3_CH2映射到PB5（如果不重定向，会发现LED3没有呼吸效果）
    RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_AFIOEN;       // 使能 AFIO 时钟，在手册的2.1节的架构图中，AFIO在APB2总线上。
    AFIO->MAPR &= ~AFIO_MAPR_TIM3_REMAP;      // 保险起见，先将TIM3_REMAP清零，以防第0位被设置为1，导致完全重映射。
    AFIO->MAPR |= AFIO_MAPR_TIM3_REMAP_PARTIALREMAP; // TIM3 部分重映射，在手册的8.4.2节中有说明，部分重映射后TIM3_CH2映射到PB5

    // 2. 配置GPIO的工作模式、速度（如果在GPIO初始化时，已经设置，这里不用重复设置）

    // 3. 配置定时器的工作模式、计数频率、自动重装载值等
    // 3.1 定时器预分频器，72MHz时钟分频为10000Hz,每计数一次需要100us。
    TIM3->PSC = 7200 - 1; 

    // 3.2 自动重装载值，99。每隔10ms（100us * 100 = 10000us = 10ms）溢出一次。
    // 这时PWM的周期，频率为 72000000 HZ/ (7200 * 100) = 100Hz。缩放预分频*自动重装载值，得到PWM频率。
    TIM3->ARR = 99; 

    // 3.3 配置定时器的工作模式，向上计数模式，边沿对齐模式。
    TIM3->CR1 &= ~TIM_CR1_DIR; // 设置为0，向上计数

    // 3.4 设置通道2的占空比，初始值为0，即TIM3->CCR2=0;（可选）
    TIM3->CCR2 = 0;

    // 3.5 捕获/输出选择，CC2S=00，输出模式
    // 通道2
    TIM3->CCMR1 &= ~TIM_CCMR1_CC2S;
    // 通道3
    TIM3->CCMR2 &= ~TIM_CCMR2_CC3S;

    // 3.6 配置定时器的输出比较模式，PWM模式1，OC2M=110
    // 通道2
    TIM3->CCMR1 |= TIM_CCMR1_OC2M_2 | TIM_CCMR1_OC2M_1; // 设置最高位和次高位为1
    TIM3->CCMR1 &= ~TIM_CCMR1_OC2M_0; // 设置最低位为0

    // 通道3
    TIM3->CCMR2 |= TIM_CCMR2_OC3M_2 | TIM_CCMR2_OC3M_1; // 设置最高位和次高位为1
    TIM3->CCMR2 &= ~TIM_CCMR2_OC3M_0; // 设置最低位为0

    // 3.7 使能定时器的输出比较通道，CC2E=1，低电平有效 CC2P=1
    // 通道2
    TIM3->CCER |= TIM_CCER_CC2E; // 使能通道2的CC2输出
    TIM3->CCER |= TIM_CCER_CC2P; // 低电平有效

    // 通道3
    TIM3->CCER |= TIM_CCER_CC3E; // 使能通道3的CC3输出
    TIM3->CCER |= TIM_CCER_CC3P; // 低电平有效
}

void TIM3_Start(void)
{       
    TIM3->CR1 |= TIM_CR1_CEN; // 使能定时器
}

void TIM3_Stop(void)
{
    TIM3->CR1 &= ~TIM_CR1_CEN; // 关闭定时器
}

void TIM3_SetCH2DutyCycle(uint8_t duty)
{
    TIM3->CCR2 = duty;
}

void TIM3_SetCH3DutyCycle(uint8_t duty)
{
    TIM3->CCR3 = duty;
}

主函数（main.c）

#include "bsp_led.h"
#include "stm32f10x.h"
#include <stdio.h>
#include "bsp_timer3.h"
#include "delay.h"

int main(){
	/* LED 端口初始化 */
    LED_GPIO_Config_REG();

    TIM3_Config(); // 配置定时器3

    // 开启TIM3
    TIM3_Start();

    // 定义占空比、变化方向和步长
    uint8_t duty = 0; // 初始占空比为0%
    uint8_t direction = 1; // 变化方向，1表示增加，0表示减少
    uint8_t step = 2; // 占空比变化的步长
    
    while (1){
        // 根据当前方向调整占空比
        if (direction) {
            duty += step; // 增加占空比
            if (duty >= 100) { // 达到或超过100%时，切换方向
                duty = 100; // 确保占空比不超过100%
                direction = 0; // 切换为减少方向
            }
        } else {
            duty -= step; // 减少占空比
            if (duty <= 0) { // 达到或低于0%时，切换方向
                duty = 0; // 确保占空比不低于0%
                direction = 1; // 切换为增加方向
            }
        }
        TIM3_SetCH2DutyCycle(duty); // 设置通道2占空比
        TIM3_SetCH3DutyCycle(100-duty); // 设置通道3占空比

        Delay_ms(20); // 延时20ms，控制占空比变化的速度
    }
}

调节步长step、Delay_ms的毫秒数可以控制呼吸灯的缓慢效果。

dreameng

通用计时器PWM输出实现呼吸灯（基于寄存器实现）

硬件

功能分析

功能实现

LED的GPIO初始化

通用时钟初始化

呼吸效果