4. RGB LED调色

任务目标

使用ESP32的三个PWM通道分别驱动RGB LED的红、绿、蓝引脚，通过调节各通道占空比实现颜色混合。本案例提供手动调节接口，可独立调整红、绿、蓝分量，并实时观察混合颜色。

硬件与接线

• ESP32开发板 ×1
• 共阴RGB LED ×1（若为共阳，需将占空比逻辑取反）
• 220Ω电阻 ×3（分别串联在R、G、B引脚）

实现原理

ESP32的LEDC（LED Control）外设提供硬件PWM输出。本案例使用三个LEDC通道（0、1、2），分别绑定到上述GPIO。PWM分辨率为8位（0~255），频率设为5kHz（LED无频闪且功耗合理）。通过修改每个通道的占空比，即可独立控制红绿蓝亮度，叠加后呈现目标颜色。

关键完整代码

#include <stdio.h>
#include "driver/ledc.h"
#include "esp_err.h"
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"

// GPIO定义
#define LEDC_R_GPIO   25
#define LEDC_G_GPIO   26
#define LEDC_B_GPIO   27

// PWM参数
#define LEDC_FREQ_HZ  5000
#define LEDC_RES       LEDC_TIMER_8_BIT   // 8位分辨率，占空比0~255

// 三个通道
#define LEDC_CH_R     LEDC_CHANNEL_0
#define LEDC_CH_G     LEDC_CHANNEL_1
#define LEDC_CH_B     LEDC_CHANNEL_2

// 当前RGB值（全局变量，便于手动修改）
uint8_t g_red = 128;
uint8_t g_green = 64;
uint8_t g_blue = 192;

// 初始化单个LEDC通道
static void ledc_channel_init(ledc_channel_t ch, gpio_num_t gpio)
{
    ledc_channel_config_t ch_cfg = {
        .gpio_num   = gpio,
        .speed_mode = LEDC_LOW_SPEED_MODE,
        .channel    = ch,
        .intr_type  = LEDC_INTR_DISABLE,
        .timer_sel  = LEDC_TIMER_0,
        .duty       = 0,
        .hpoint     = 0,
    };
    ledc_channel_config(&ch_cfg);
}

// 更新三个通道的占空比
static void rgb_update(void)
{
    ledc_set_duty(LEDC_LOW_SPEED_MODE, LEDC_CH_R, g_red);
    ledc_set_duty(LEDC_LOW_SPEED_MODE, LEDC_CH_G, g_green);
    ledc_set_duty(LEDC_LOW_SPEED_MODE, LEDC_CH_B, g_blue);
    ledc_update_duty(LEDC_LOW_SPEED_MODE, LEDC_CH_R);
    ledc_update_duty(LEDC_LOW_SPEED_MODE, LEDC_CH_G);
    ledc_update_duty(LEDC_LOW_SPEED_MODE, LEDC_CH_B);
}

void app_main(void)
{
    // 配置定时器（三个通道共用Timer0）
    ledc_timer_config_t timer_cfg = {
        .speed_mode      = LEDC_LOW_SPEED_MODE,
        .duty_resolution = LEDC_RES,
        .timer_num       = LEDC_TIMER_0,
        .freq_hz         = LEDC_FREQ_HZ,
        .clk_cfg         = LEDC_AUTO_CLK,
    };
    ledc_timer_config(&timer_cfg);

    // 初始化三个通道
    ledc_channel_init(LEDC_CH_R, LEDC_R_GPIO);
    ledc_channel_init(LEDC_CH_G, LEDC_G_GPIO);
    ledc_channel_init(LEDC_CH_B, LEDC_B_GPIO);

    // 应用初始颜色
    rgb_update();

    // 手动调节演示：循环改变RGB值
    while (1) {
        // 示例：每2秒切换一组颜色
        g_red = 255; g_green = 0;   g_blue = 0;    rgb_update(); vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(2000));
        g_red = 0;   g_green = 255; g_blue = 0;    rgb_update(); vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(2000));
        g_red = 0;   g_green = 0;   g_blue = 255;  rgb_update(); vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(2000));
        g_red = 255; g_green = 255; g_blue = 0;    rgb_update(); vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(2000));
        g_red = 0;   g_green = 255; g_blue = 255;  rgb_update(); vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(2000));
        g_red = 255; g_green = 0;   g_blue = 255;  rgb_update(); vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(2000));
        g_red = 128; g_green = 128; g_blue = 128;  rgb_update(); vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(2000));
    }
}

编译与烧录

# 在ESP-IDF项目目录下（需先创建项目并复制上述代码到main.c）
idf.py set-target esp32
idf.py build
idf.py -p /dev/ttyUSB0 flash monitor

若使用Arduino IDE，将上述代码放入.ino文件，开发板选择“ESP32 Dev Module”，直接编译上传即可（需包含，ESP32 Arduino内核已内置该驱动）。

验证方法

• 观察现象：烧录后LED应按顺序显示红→绿→蓝→黄（红+绿）→青（绿+蓝）→紫（红+蓝）→白（等量混合），每种颜色持续2秒。
• 手动调节：在while(1)循环中修改g_red、g_green、g_blue的赋值（0~255），重新编译烧录后，LED颜色应随设定值变化。例如设置g_red=255, g_green=128, g_blue=0时，LED应呈现橙色。
• 判定通过：若LED颜色与代码中RGB设定值对应的标准色一致（可参考下表），且切换顺序正确，则案例实现成功。

常见问题

• LED不亮：检查共阴/共阳接法。若为共阳LED，需将占空比取反（即duty = 255 - value），且GND引脚应接3.3V而非GND。
• 颜色偏暗或偏色：确认三个串联电阻阻值一致（220Ω），否则各通道最大电流不同导致亮度不均衡。
• PWM频率过低出现闪烁：本案例使用5kHz，人眼无法分辨。若自行修改频率，建议不低于1kHz。