第一讲：PWM基础概念
各位同学好，我是老张。做LED驱动这行十几年了，今天咱们来聊聊PWM。
说实话，刚入行那会儿，我对PWM的理解也就停留在“会调亮度”这个层面。直到有一次做舞台灯光项目，客户要求色温渐变必须平滑得像流水一样，我才真正把PWM吃透。嗯，这节课咱们就从最基础的概念讲起。
什么是PWM？
PWM，全称是Pulse Width Modulation，中文叫脉冲宽度调制。说白了，就是通过控制脉冲的宽度来模拟模拟信号。
你想想看，单片机或者微控制器输出的数字信号，只有0和1两种状态。但LED需要的是连续可调的亮度，怎么办？PWM就是解决方案。
我习惯用一个比喻来解释：想象你在开关一盏灯。如果开关速度足够快，人眼就反应不过来。你让灯亮的时间长一点、灭的时间短一点，看起来就亮一些；反过来就暗一些。PWM就是这个道理。
核心要点：PWM是一种用数字信号模拟模拟信号的技术。它通过快速切换高低电平，用占空比来等效输出电压或功率。
PWM的两个关键参数
搞PWM，你必须要搞懂两个东西：频率和占空比。我当年面试新人，就爱问这两个概念，能讲明白的，基础都不会差。
1. 频率
频率，就是PWM信号每秒钟切换多少次。单位是赫兹（Hz）。
举个例子：1kHz的PWM，就是一秒钟开关1000次。每次开关周期是1毫秒。
频率的选择很讲究。我在项目中遇到过一个问题：用200Hz的PWM驱动LED，结果拍视频时发现屏幕在闪烁。为什么？因为摄像头的采样频率和PWM频率产生了差拍。
我的经验：LED调光一般建议用1kHz以上。人眼的临界闪烁频率大约是60Hz，但为了安全，我通常用1kHz到5kHz。太高了也不行，开关损耗会增加。
2. 占空比
占空比，就是一个周期内高电平时间占总周期的比例。用百分比表示。
比如一个周期是1ms，高电平0.5ms，低电平0.5ms，占空比就是50%。
占空比直接决定了LED的亮度。100%占空比就是全亮，0%就是全灭。50%就是一半亮度——注意，这里说的亮度是视觉亮度，不是线性关系。
| 占空比 | 高电平时间（1kHz为例） | 视觉亮度（近似） |
|---|---|---|
| 0% | 0 μs | 全灭 |
| 25% | 250 μs | 约10% |
| 50% | 500 μs | 约30% |
| 75% | 750 μs | 约60% |
| 100% | 1000 μs | 全亮 |
看到没？50%占空比对应的视觉亮度只有30%左右。这是因为人眼对亮度的感知是对数关系，不是线性的。这个后面讲调光曲线时会详细说。
PWM在LED控制中的应用
LED控制里，PWM主要干三件事：调亮度、调色温、调颜色。
1. 调亮度
这个最简单。一个LED，一个PWM信号，改变占空比就改变亮度。我最早做的小夜灯项目就是这么干的。
// 简单的PWM调亮度示例（伪代码）
void set_brightness(int percent) {
// percent: 0-100
PWM_duty = percent * 255 / 100; // 假设8位PWM
set_pwm_duty(PWM_duty);
}2. 调色温
这个稍微复杂点。需要两颗LED：一颗暖色（3000K），一颗冷色（6500K）。分别用两路PWM控制。
暖色LED的PWM占空比高，色温就偏暖；冷色LED的PWM占空比高，色温就偏冷。两路PWM的占空比之和通常保持100%。
我记得有个客户要求色温从3000K渐变到6500K，渐变时间30秒。我用了指数曲线来做渐变，效果非常平滑。要是用线性渐变，中间段会感觉变化太快。
3. 调颜色（RGB）
RGB LED有三颗芯片：红、绿、蓝。每颗芯片一路PWM，三路独立控制。通过调节三路占空比，理论上可以混合出1600万种颜色。
// RGB颜色混合示例
void set_color(int r, int g, int b) {
// r, g, b: 0-255
set_pwm_duty(RED_CH, r);
set_pwm_duty(GREEN_CH, g);
set_pwm_duty(BLUE_CH, b);
}避坑指南：我曾经犯过一个错误——RGB三路PWM的频率不一样。结果颜色混合时出现了肉眼可见的闪烁。后来我统一用同一个定时器的三个通道，频率保持一致，问题就解决了。
PWM的硬件实现
讲到这里，你可能想问：PWM信号怎么产生？
常见的方式有三种：
- 硬件PWM：用MCU自带的PWM外设。精度高、不占CPU。我推荐优先用这个。
- 软件PWM：用定时器中断模拟。灵活但占用CPU。适合引脚不够的情况。
- 专用PWM芯片：比如PCA9685。可以同时输出16路PWM，适合大型LED阵列。
我个人习惯，能用硬件PWM绝不用软件。为什么？因为软件PWM在中断里做延时，会影响其他任务的实时性。有一次做多路呼吸灯，软件PWM导致主循环卡顿，按键响应延迟了200ms，用户体验很差。
小结
这节课咱们讲了PWM的基本概念。频率和占空比是核心，一定要理解透。下节课我会讲PWM的调光算法，包括线性调光、对数调光、Gamma校正这些实战内容。
嗯，最后留个思考题：为什么人眼对亮度的感知不是线性的？想明白这个，你就能理解为什么调光曲线那么重要了。
咱们下节课见。