1. 呼吸灯原理

呼吸灯的实现可以通过控制灯的亮度连续变化，当变化的频率大于24帧时，肉眼看上去就会逐渐变暗，逐渐变亮。

2. PWM控制亮度

PWM通过设置亮度在一段时间内的占空比，亮的百分比多，人眼看到的就亮，反之就是暗。
关于PWM的块不打算展开说，这里针对呼吸灯的PWM详细说明。

/* * 描述  ：呼吸灯PWM初始化 * 参数  ： *        无 * 返回  ： *        无 */void bspBreathLedTIMInit(void){  TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};  TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};  g_breathled_tim_handle.Instance = TIM2;  g_breathled_tim_handle.Init.Prescaler = 83;  g_breathled_tim_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;  g_breathled_tim_handle.Init.Period = (BREATHLED_PWM_VALUE - 1);  g_breathled_tim_handle.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;  g_breathled_tim_handle.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;  if (HAL_TIM_Base_Init(&g_breathled_tim_handle) != HAL_OK)  {    Error_Handler();  }  sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;  if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&g_breathled_tim_handle, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)  {    Error_Handler();  }  if (HAL_TIM_PWM_Init(&g_breathled_tim_handle) != HAL_OK)  {    Error_Handler();  }  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;  if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&g_breathled_tim_handle, &sMasterConfig) != HAL_OK)  {    Error_Handler();  }  sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;  sConfigOC.Pulse = 0;  sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;  sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;  if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&g_breathled_tim_handle, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_4) != HAL_OK)  {    Error_Handler();  }  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;  BREATHLED_GPIO_CLK_ENABLE();  /* TIM2 GPIO Configuration   * PA3     ------> TIM2_CH4   */  GPIO_InitStruct.Pin = BREATHLED_GPIO_GREEN_PIN;  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;  GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF1_TIM2;  HAL_GPIO_Init(BREATHLED_GPIO_TYPE, &GPIO_InitStruct);  HAL_TIM_Base_Start_IT(&g_breathled_tim_handle);}

我这里使用了PA3引脚，定时器2做实验。时钟频率是84MHz，Prescaler设置(84 - 1) = 83，Period这里设置是(10000 - 1) = 9999，所以定时器是 (83 + 1) * (9999 + 1) / 84000000 = 0.01s = 10ms一个周期。
这个频率各位可以根据实际情况去计算，尽量设置成看上去平滑，而且对系统也不会造成产生过多中断。

/* * 描述  ：定时器底层回调初始化 * 参数  ： *        无 * 返回  ： *        无 */void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim_base){  if (htim_base->Instance == TIM2)  {    __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();    HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn, 5, 0);    HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);  }}/* * 描述  ：定时器中断处理函数 * 参数  ： *        无 * 返回  ： *        无 */void TIM2_IRQHandler(void){  HAL_TIM_IRQHandler(&g_breathled_tim_handle);	  HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(&g_breathled_tim_handle);	}void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){  /* USER CODE BEGIN Callback 0 */  /* USER CODE END Callback 0 */  if (htim->Instance == TIM11) {    HAL_IncTick();  }  //呼吸灯  else if (htim->Instance == TIM2)  {    //注意由于产生中断过快，反转实现不了    //LED电平反转    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_3);  }  /* USER CODE BEGIN Callback 1 */  /* USER CODE END Callback 1 */}

上面代码是中断处理函数，对呼吸灯的引脚电平反转。是通过设置占空比的参数，定时器自动触发中断后反转电平。

3. 呼吸灯亮度曲线

//PWM设置的Period值#define BREATHLED_PWM_VALUE                10000//呼吸灯x轴变暗或变亮步数#define BREATHLED_X_DIVIDE                 100//呼吸灯x轴总步数#define BREATHLED_X_TOTAL                 (BREATHLED_X_DIVIDE * 2)//呼吸灯y轴比例#define BREATHLED_Y_RATIO                 (BREATHLED_PWM_VALUE / BREATHLED_X_DIVIDE)//亮度变化频率，也就是帧数，单位毫秒#define BREATHLED_FRAMES_MS											10

一些宏定义，BREATHLED_PWM_VALUE值是上面PWM设置的Period值。
BREATHLED_X_DIVIDE是x轴，变暗或变亮时，x轴的步数。
BREATHLED_X_TOTAL是x轴变暗加上变亮一个周期的总步数。
BREATHLED_Y_RATIO是y轴比例。
BREATHLED_FRAMES_MS亮度变化频率，注意这个值必须大于24帧，也就是小于40毫秒的时间，为了更加平滑，可以适量提高帧数，这样看起来呼吸灯更加流畅。

3.1 线性折线

y = 10000时代表占空比100%，x轴为时间。

/* * 描述  ：呼吸灯函数，由x轴得出y轴值 * 参数  ： *        [in]  x     x轴，时间 * 返回  ： *        y轴值，PWM值 */static unsigned int breathLedCurve(unsigned int x){  unsigned int y;  if (x < BREATHLED_X_DIVIDE)  {    y = BREATHLED_Y_RATIO * x;  }  else  {    y = -BREATHLED_Y_RATIO * (x - BREATHLED_X_TOTAL);  }  return y;}/* * 描述  ：呼吸灯过程 * 参数  ： *        无 * 返回  ： *        无 */void breathLedProgress(void){  static unsigned int time_x = 0;  unsigned int pwm_value_y = 0;  while (1)  {    time_x = (time_x + 1) % BREATHLED_X_TOTAL;    pwm_value_y = breathLedCurve(time_x);    //修改占空比    __HAL_TIM_SetCompare(&g_breathled_tim_handle, TIM_CHANNEL_4, pwm_value_y);			     sysDelay(BREATHLED_FRAMES_MS);    if (time_x % BREATHLED_X_DIVIDE == 0)    {      sysDelay(500);    }  }}

实现方式可以参考上面的，但是人眼感受的却不是线性的，是由于在灯光微亮区，很小的光通量改变也让人眼感到光通量变化很大，而在光通量比较大的区域，很大的光通量跳跃，人眼感觉到的光通量变化不大，简单理解为，人眼对亮度暗的比较敏感，而对亮度量的不敏感。
所以你尝试后发现，当由亮变暗时感觉时间长，由暗变亮时时间短，会有突然变亮的感觉。这个曲线是有缺陷的。

3.2 呼吸灯曲线

由上图可知，当亮度由暗变亮时，程序的呼吸灯曲线需要如同图3。
为了方便我这里使用一元二次曲线，有条件的可以使用sin函数，但是效果或许看起来会差不多。但是sin函数计算量会比一元二次方程大的多，所以衡量之下，选择通过一元二次曲线来实现。

通过这个曲线，你可能感觉到和线性折线差不多的效果。所以还需要降低由暗变亮时的亮度变化频率，即可让人眼看上去平滑。

有需要的可以移步呼吸灯曲线代码下载。或者有能力的可以自行参考上面代码，实现该曲线。