一颗LED也能“翻”出新花样

瑞萨嵌入式 · 5 天前

引言

在嵌入式开发的世界里，即使只是一颗小小的LED灯，也能成为无尽创意的舞台。

当你的开发板上仅有一颗LED时，如何让它呈现出丰富多彩的闪烁效果？

接下来，让我们通过对RL78/G15的编程实践，为这颗简单的LED注入灵动的“生命力”。

LED工作机制：从“亮”与“灭”说起

LED（发光二极管）是一种半导体光源，当有电流通过时就会发光。在本次使用的开发板上，我们可以通过控制GPIO引脚的高低电平来实现这一过程：

高电平（HIGH）：LED熄灭

低电平（LOW）：LED点亮

LED的工作模式看似简单，但当我们巧妙地融入"时间"这个维度，在程序中控制亮灭的节奏、频率和规律，一颗LED就能呈现出丰富多彩的变化。

快闪与慢闪——节奏的艺术

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慢闪模式：沉稳的心跳

慢闪模式是LED最基础的闪烁模式，如同平静而沉稳的心跳，传递着稳定、可靠的信号，非常适合用作状态指示灯，向用户传达“系统正常运行”的信息

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快闪模式：紧急的警报

当闪烁频率加快，LED瞬间变得“急促”起来，常用于警告、报警或提醒场景。

相同的硬件，不同的节奏，却能传递出截然不同的信息。在程序开发中，我们可以通过调整延时函数的参数，控制LED闪烁节奏，轻松切换LED的“情绪”。

摩斯码——让LED“开口说话”

如果说闪烁频率帮助LED传达“情绪”，那么摩斯码则是赋予LED“语言”的能力。

摩斯码原理

短闪（点）：点亮0.2秒

长闪（划）：点亮0.6秒

间隔：熄灭0.2秒（字符内）/0.6秒（字符间）

通过长短闪烁的巧妙组合，LED能够“说出”字母、数字甚至完整的单词。例如，字母"S"由三个短闪（···）组成，字母"O"由三个长闪（---）组成，当它们连在一起，就成了国际通用的求救信号"SOS"（···---···）。

呼吸灯——赋予LED“生命”

如果说前面的模式是“数字化”的开关控制，那么呼吸灯则是“模拟化”的艺术呈现。

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什么是呼吸灯？

LED从熄灭状态逐渐转换到最高亮度，再从最高亮度逐渐熄灭，循环往复，如同生物呼吸般自然流畅。

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技术实现：PWM（脉宽调制）

通过快速开关LED并调整“亮”的时间占比，人眼会产生亮度变化的错觉：

占空比10%：低亮度

占空比50%：中等亮度

占空比90%：最高亮度

呼吸灯常见于高端电子产品的待机指示，它传递的不仅是状态信息，更是一种细腻而优雅的用户体验。

相信各位对LED的不同模式的设置原理有了基本的了解，那么如何在开发板上实现这些模式呢？下面让我们一同探索。

开发环境与硬件准备

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所用微控制器

RL78/G15

https://www.renesas.cn/zh/products/rl78-g15?queryID=41e2d7a40d04b1f445157d80d24daf7f

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开发板

RL78/G15 Fast Prototyping Board

https://www.renesas.cn/zh/design-resources/boards-kits/rtk5rlg150c00000bj

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集成开发环境

e 2 studio v2025-07（瑞萨电子开发）

https://www.renesas.cn/zh/software-tool/e2-studio?queryID=45393453489528bf724cdf10406bf5ad

RL Smart Configurator V1.14.0

https://www.renesas.cn/zh/software-tool/smart-configurator?queryID=17de87a50c6c621cc3cd60ffaf3161f7

Renesas CC-RL v1.15.01

https://www.renesas.cn/zh/software-tool/c-compiler-package-rl78-family-cc-rl

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硬件连接注意事项：

如上图所示，开发板上的J10、J11和J12跳线帽均需要连接2-3，这样才能使用E2 Lite进行调试。

相关外围功能和用途

在开发板上有两个LED：LED1和LED2，选取LED1作为控制对象，通过查看原理图可知，LED1对应的RL78/G15输出引脚为P20，LED1正极接VDD，负极接P20，因此，只要控制P20引脚电平高低，就可以控制LED1的亮灭。

此外，控制LED的快闪慢闪、摩斯码模式、呼吸灯模式需要引入Interval Timer模块和PWM模块。各模块的功能和用途见下表：

外围功能	用途
Interval Timer模块	产生定时中断
PWM模块	生成脉宽调制信号

在Smart Configurator中对这两个模块做如下设置：

设置IT模块Interval value为100ms

设置PWM模块Cycle value为2ms，选取Channel 3作为slave，占空比设置为90%

在引脚配置页面，将TO03对应引脚配置为P20

软件流程

实现LED不同模式的代码流程如下图所示，首先定义参数“LED_MODE”，通过设置“LED_MODE”，调用不同的函数，实现LED不同模式控制。

“LED_MODE=0”时，调用LED_FAST_FLASH()，LED进入快闪模式

“LED_MODE=1”时，调用LED_FAST_SLOW()，LED进入慢闪模式

“LED_MODE=2”时，调用LED_Morse_SOS()，LED显示“SOS”摩斯码

“LED_MODE=3”时，调用LED_Breathing()，LED进入呼吸灯模式

下面两个流程图分别对应LED的快闪模式和慢闪模式，在这两个模式下，只需要利用Interval Timer模块，调整LED延时时间即可实现。

下方是LED摩斯码和LED呼吸灯的流程图，LED显示摩斯码通过调整延时时间实现，而LED的呼吸灯模式则是通过调整PWM中的占空比实现。

工程示例

按照上述流程，实现LED不同模式的示例工程如下：

工程中使用的函数如下表所示：

函数名称	功能
R_Config_IT_Start()	启动IT模块
R_Config_TAU0_0_Start()	启动PWM模块
EI()	使能中断
r_Config_IT_interrupt(void)	IT中断
wait_ms(uint16_t wait_time)	延时函数
r_Config_TAU0_0_channel3_interrupt (void)	PWM中断
LED_FAST_FLASH (void)	LED快闪模式
LED_SLOW_FLASH (void)	LED慢闪模式
LED_Morse_SOS (void)	LED闪烁SOS摩斯码
LED_Breathing (void)	LED呼吸灯模式