以下是基于STM32控制普通RGB灯（共阴极）实现颜色变化的代码示例，通过PWM调光实现渐变、呼吸、彩虹循环等效果。代码使用STM32 HAL库，适配STM32F103系列，其他型号可参考修改定时器和引脚配置。
一、硬件与配置说明
硬件：共阴极RGB灯（R、G、B引脚分别接STM32的TIM2_CH1~CH3）；
定时器：TIM2生成3路PWM（频率1kHz，占空比0~100%）；
效果：实现彩虹循环、呼吸灯、单色渐变三种常用颜色变化效果。
二、完整代码
1. 头文件与宏定义（rgb_led.h）
#ifndef __RGB_LED_H
#define __RGB_LED_H
#include "stm32f1xx_hal.h"
// 定时器与通道定义（根据实际配置修改）
#define RGB_TIM_HANDLE &htim2
#define R_CHANNEL TIM_CHANNEL_1
#define G_CHANNEL TIM_CHANNEL_2
#define B_CHANNEL TIM_CHANNEL_3
// 亮度范围（0~255）
#define RGB_MAX_BRIGHTNESS 255
// PWM占空比最大值（对应定时器ARR值，需与CubeMX配置一致）
#define PWM_MAX_VALUE 999
// 函数声明
void rgb_init(void);
void rgb_set_color(uint8_t r, uint8_t g, uint8_t b);
void rgb_rainbow_cycle(uint16_t delay_ms);
void rgb_breath_effect(uint8_t r, uint8_t g, uint8_t b, uint16_t period_ms);
void rgb_fade_effect(uint8_t start_r, uint8_t start_g, uint8_t start_b,
uint8_t end_r, uint8_t end_g, uint8_t end_b, uint16_t duration_ms);
#endif
2. 源文件（rgb_led.c）
#include "rgb_led.h"
// 初始化RGB灯（启动PWM）
void rgb_init(void) {
// 启动3路PWM输出（需确保定时器已初始化）
HAL_TIM_PWM_Start(RGB_TIM_HANDLE, R_CHANNEL);
HAL_TIM_PWM_Start(RGB_TIM_HANDLE, G_CHANNEL);
HAL_TIM_PWM_Start(RGB_TIM_HANDLE, B_CHANNEL);
// 初始化为黑色（全灭）
rgb_set_color(0, 0, 0);
}
// 设置RGB颜色（r, g, b范围：0~255）
void rgb_set_color(uint8_t r, uint8_t g, uint8_t b) {
// 将亮度值映射到PWM占空比（0~PWM_MAX_VALUE）
uint32_t pwm_r = (r * PWM_MAX_VALUE) / RGB_MAX_BRIGHTNESS;
uint32_t pwm_g = (g * PWM_MAX_VALUE) / RGB_MAX_BRIGHTNESS;
uint32_t pwm_b = (b * PWM_MAX_VALUE) / RGB_MAX_BRIGHTNESS;
// 设置PWM比较值（占空比）
__HAL_TIM_SET_COMPARE(RGB_TIM_HANDLE, R_CHANNEL, pwm_r);
__HAL_TIM_SET_COMPARE(RGB_TIM_HANDLE, G_CHANNEL, pwm_g);
__HAL_TIM_SET_COMPARE(RGB_TIM_HANDLE, B_CHANNEL, pwm_b);
}
// 彩虹循环效果（依次显示红→橙→黄→绿→青→蓝→紫→红）
void rgb_rainbow_cycle(uint16_t delay_ms) {
// 彩虹色序列（R, G, B）
uint8_t rainbow_colors[][3] = {
{255, 0, 0}, // 红
{255, 165, 0}, // 橙
{255, 255, 0}, // 黄
{0, 255, 0}, // 绿
{0, 255, 255}, // 青
{0, 0, 255}, // 蓝
{128, 0, 128}, // 紫
{255, 0, 0} // 回到红
};
uint8_t color_count = sizeof(rainbow_colors) / sizeof(rainbow_colors[0]);
// 逐个颜色切换
for (uint8_t i = 0; i < color_count; i++) {
rgb_set_color(rainbow_colors[i][0], rainbow_colors[i][1], rainbow_colors[i][2]);
HAL_Delay(delay_ms);
}
}
// 呼吸灯效果（指定颜色的亮度渐变）
void rgb_breath_effect(uint8_t r, uint8_t g, uint8_t b, uint16_t period_ms) {
uint16_t step_delay = period_ms / (2 * RGB_MAX_BRIGHTNESS); // 每个亮度台阶的延时
uint8_t brightness;
// 亮度从0渐增到最大
for (brightness = 0; brightness <= RGB_MAX_BRIGHTNESS; brightness++) {
rgb_set_color(
(r * brightness) / RGB_MAX_BRIGHTNESS,
(g * brightness) / RGB_MAX_BRIGHTNESS,
(b * brightness) / RGB_MAX_BRIGHTNESS
);
HAL_Delay(step_delay);
}
// 亮度从最大渐减到0
for (brightness = RGB_MAX_BRIGHTNESS; brightness > 0; brightness--) {
rgb_set_color(
(r * brightness) / RGB_MAX_BRIGHTNESS,
(g * brightness) / RGB_MAX_BRIGHTNESS,
(b * brightness) / RGB_MAX_BRIGHTNESS
);
HAL_Delay(step_delay);
}
}
// 颜色渐变效果（从起始色平滑过渡到目标色）
void rgb_fade_effect(uint8_t start_r, uint8_t start_g, uint8_t start_b,
uint8_t end_r, uint8_t end_g, uint8_t end_b, uint16_t duration_ms) {
uint16_t steps = 100; // 渐变步数（越多越平滑）
uint16_t step_delay = duration_ms / steps; // 每步延时
int16_t dr = (end_r - start_r) / (int16_t)steps; // R通道每步变化量
int16_t dg = (end_g - start_g) / (int16_t)steps; // G通道每步变化量
int16_t db = (end_b - start_b) / (int16_t)steps; // B通道每步变化量
uint8_t current_r = start_r;
uint8_t current_g = start_g;
uint8_t current_b = start_b;
// 逐步更新颜色
for (uint16_t i = 0; i < steps; i++) {
current_r += dr;
current_g += dg;
current_b += db;
// 确保亮度在0~255范围内
current_r = (current_r < 0) ? 0 : (current_r > 255 ? 255 : current_r);
current_g = (current_g < 0) ? 0 : (current_g > 255 ? 255 : current_g);
current_b = (current_b < 0) ? 0 : (current_b > 255 ? 255 : current_b);
rgb_set_color(current_r, current_g, current_b);
HAL_Delay(step_delay);
}
// 最终颜色确保与目标一致
rgb_set_color(end_r, end_g, end_b);
}
3. 主函数调用（main.c）
#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "rgb_led.h"
TIM_HandleTypeDef htim2; // 定时器句柄（需与CubeMX配置一致）
// 定时器初始化函数（由CubeMX自动生成，此处简化）
void MX_TIM2_Init(void) {
TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};
TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};
htim2.Instance = TIM2;
htim2.Init.Prescaler = 71; // 72MHz / (71+1) = 1MHz
htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
htim2.Init.Period = 999; // 1MHz / (999+1) = 1kHz PWM
htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
if (HAL_TIM_Base_Init(&htim2) != HAL_OK) {
Error_Handler();
}
sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim2, &sClockSourceConfig) != HAL_OK) {
Error_Handler();
}
if (HAL_TIM_PWM_Init(&htim2) != HAL_OK) {
Error_Handler();
}
sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim2, &sMasterConfig) != HAL_OK) {
Error_Handler();
}
sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
sConfigOC.Pulse = 0; // 初始占空比0
sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
// 配置3个通道
if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim2, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK) {Error_Handler();}
if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim2, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_2) != HAL_OK) {Error_Handler();}
if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim2, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_3) != HAL_OK) {Error_Handler();}
HAL_TIM_MspPostInit(&htim2); // 初始化GPIO（由CubeMX生成）
}
int main(void) {
HAL_Init();
MX_TIM2_Init(); // 初始化定时器
rgb_init(); // 初始化RGB灯
while (1) {
// 效果1：彩虹循环（每个颜色停留500ms）
rgb_rainbow_cycle(500);
// 效果2：红色呼吸灯（周期2秒）
rgb_breath_effect(255, 0, 0, 2000);
// 效果3：从蓝色渐变到粉色（持续3秒）
rgb_fade_effect(0, 0, 255, 255, 105, 180, 3000);
// 效果4：从绿色渐变到黄色（持续2秒）
rgb_fade_effect(0, 255, 0, 255, 255, 0, 2000);
}
}
// 错误处理函数（简化）
void Error_Handler(void) {
while (1) {}
}
#ifdef USE_FULL_ASSERT
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line) {}
#endif
三、代码说明与使用要点
1. 配置前提
需通过STM32CubeMX配置TIM2的3个通道为PWM输出，参数如下：
预分频器（Prescaler）=71，自动重载值（Counter Period）=999（确保PWM频率1kHz）；
通道模式为“PWM Mode 1”，极性为“High”（共阴极适用）。
引脚映射：TIM2_CH1→PA0（R）、TIM2_CH2→PA1（G）、TIM2_CH3→PA2（B）（可根据硬件修改）。
2. 核心函数解析
rgb_set_color()：基础函数，通过PWM占空比控制R、G、B亮度；
rgb_rainbow_cycle()：循环显示彩虹色，适合氛围灯；
rgb_breath_effect()：指定颜色的亮度周期性渐变，模拟呼吸效果；
rgb_fade_effect()：从起始色平滑过渡到目标色，适合色彩过渡场景。
3. 适配共阳极RGB灯
若使用共阳极灯，需修改rgb_set_color()中的占空比计算方式（反转逻辑）：
// 共阳极：亮度越高，PWM占空比越低（低电平时间越长）
uint32_t pwm_r = PWM_MAX_VALUE - (r * PWM_MAX_VALUE) / RGB_MAX_BRIGHTNESS;
uint32_t pwm_g = PWM_MAX_VALUE - (g * PWM_MAX_VALUE) / RGB_MAX_BRIGHTNESS;
uint32_t pwm_b = PWM_MAX_VALUE - (b * PWM_MAX_VALUE) / RGB_MAX_BRIGHTNESS;
4. 优化建议
若需更平滑的渐变，可增加rgb_fade_effect()中的steps值（如200）；
避免在中断中调用颜色控制函数，防止PWM时序紊乱；
多个效果切换时，可通过状态机实现，避免HAL_Delay()阻塞主程序。
通过以上代码，可实现丰富的RGB颜色变化效果，适用于指示灯、氛围灯、交互反馈等场景。
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