安信可ESP-12K模组学习心得 ④ 在智能家居灯具行业，如何理解PWM平滑调光？带你实现在安信可 ESP-12K模组上；（附带DEMO）

一、冷暖光的PWM关系；

     我们在买灯具时候，一般看我们的灯支持怎么样的调节，比如只是单色，冷暖色，还是RGB七彩控制的。

    一般地，家庭也就单色和冷暖光为多，而 RGB 是那些舞台音乐场景为多。所以，智能家居的灯具涉及，以单色和冷暖光为多，以 冷暖光为例，那些灯具的色温是怎么定义的？ PWM 又是如何输出这样的效果呢？ 这里，我一一为大家阐述：

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2.1、色温的定义

    任何一种属性都有单位，比如温度有摄氏度，而色温的单位是 卡尔文 ，简称 K，下面一图说明了：

    色温数值越大，看到的效果越冷白；
    误解：色温越大，就越暖光；

    而我们常买的灯具又是如何产生这样的效果呢? 聪明的开发者，采用冷白灯珠和暖光灯具各自产生的亮度不一样，就有了以上的效果！下面是我平时开发中常用的2钟灯珠类型，3.3v即可点亮；

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2.2、PWM与指定的色温亮度的计算

     既然有2个灯珠同时在亮，各自的亮度不同来调节色温亮度，那么我们好奇的是如何通过 pwm 产生这样的关系呢？

     很多人也许会这样说：色温大小就是暖色灯珠的亮度明暗，而亮度大小就是冷白灯珠的亮度明暗，这样的说话是错误的！

     对于 PWM 和 色温亮度的计算的公式，博主接触到很多公式，这里以乐鑫开源的为例，如下：

• color_temperature ：用户预想的灯具的色温数值，范围[0，100]
• brightness ：用户预想的灯具的亮度数值，范围[0，100]
• 计算过程如下，得到的cold_tmp是PWM冷灯珠的占空比，warm_tmp是PWM冷灯珠的占空比：

    uint8_t warm_tmp = color_temperature * brightness / 100;
    uint8_t cold_tmp = (100 - color_temperature) * brightness / 100;

     看了上面的计算步骤，是否很简单？我们可以假想一下：

• 效果1 中性光 ：
       入参 color_temperature = 50 ，brightness = 100 ；
       代入公式后得到：warm_tmp：50 ，cold_tmp ：50 ；

• 效果2 最冷光 ：
       入参 color_temperature = 100 ，brightness = 100 ；
       代入公式后得到：warm_tmp：100 ，cold_tmp ：0；

• 效果3 最暖光 ：
       入参 color_temperature = 0，brightness = 100 ；
       代入公式后得到：warm_tmp：0，cold_tmp ：100 ；

效果	预想的各路PWM输出	以上公式算出来的PWM输出	对比结果
中性光	2路一样亮度的输出	warm_tmp：50 ，cold_tmp ：50	符合
最冷光效果	冷灯珠100亮度，暖灯珠0亮度	warm_tmp：100 ，cold_tmp ：0	反了
最暖光效果	冷灯珠 0亮度，暖灯珠100亮度	warm_tmp：0，cold_tmp ：100	反了

     以上步骤，为啥结论是反了？因为上上图可以看到：色温数值越大表示越冷效果，意味着色温越大，其暖灯珠的PWM高电平占空比越小！ 那么我们如何纠正这个错误呢？

     这不用我来说吧？把入参的 color_temperature 修改为即可：

color_temperature = 100 - color_temperature；

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二、 RGB/HSV

    这个应该是最简单的啦！博主读书的时候，经常接触这样的模型转换，下面给大家贴贴转换代码把？

HSV模型转RGB

static esp_err_t light_driver_hsv2rgb(uint16_t hue, uint8_t saturation, uint8_t value,
                                      uint8_t *red, uint8_t *green, uint8_t *blue)
{
    uint16_t hi = (hue / 60) % 6;
    uint16_t F = 100 * hue / 60 - 100 * hi;
    uint16_t P = value * (100 - saturation) / 100;
    uint16_t Q = value * (10000 - F * saturation) / 10000;
    uint16_t T = value * (10000 - saturation * (100 - F)) / 10000;

    switch (hi)
    {
    case 0:
        *red = value;
        *green = T;
        *blue = P;
        break;
    case 1:
        *red = Q;
        *green = value;
        *blue = P;
        break;
    case 2:
        *red = P;
        *green = value;
        *blue = T;
        break;
    case 3:
        *red = P;
        *green = Q;
        *blue = value;
        break;
    case 4:
        *red = T;
        *green = P;
        *blue = value;
        break;
    case 5:
        *red = value;
        *green = P;
        *blue = Q;
        break;
    default:
        return ESP_FAIL;
    }
    *red = *red * 255 / 100;
    *green = *green * 255 / 100;
    *blue = *blue * 255 / 100;
    return ESP_OK;
}

RGB模型转 HSV

static void light_driver_rgb2hsv(uint16_t red, uint16_t green, uint16_t blue,
                                 uint16_t *h, uint8_t *s, uint8_t *v)
{
    double hue, saturation, value;
    double m_max = MAX(red, MAX(green, blue));
    double m_min = MIN(red, MIN(green, blue));
    double m_delta = m_max - m_min;

    value = m_max / 255.0;
    if (m_delta == 0)
    {
        hue = 0;
        saturation = 0;
    }
    else
    {
        saturation = m_delta / m_max;
        if (red == m_max)
        {
            hue = (green - blue) / m_delta;
        }
        else if (green == m_max)
        {
            hue = 2 + (blue - red) / m_delta;
        }
        else
        {
            hue = 4 + (red - green) / m_delta;
        }
        hue = hue * 60;
        if (hue < 0)
        {
            hue = hue + 360;
        }
    }
    *h = (int)(hue + 0.5);
    *s = (int)(saturation * 100 + 0.5);
    *v = (int)(value * 100 + 0.5);
}

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三、函数说明

• light_driver_set_hue(uint16_t hue); //设置HSV模型的H

• light_driver_set_saturation(uint8_t saturation); //设置HSV模型的S

• light_driver_set_value(uint8_t value); //设置HSV模型的V

• light_driver_set_color_temperature(uint8_t color_temperature); //设置色温

• light_driver_set_brightness(uint8_t brightness); //设置俩亮度

• light_driver_set_hsv(uint16_t hue, uint8_t saturation, uint8_t value); //设置HSV模型

• light_driver_set_ctb(uint8_t color_temperature, uint8_t brightness); //设置色温亮度

• light_driver_set_switch(bool status); //设置 开关

四、其他

• 一般地，不能同时调节 RGB 和 冷暖灯珠的；

• 具体的使用参考我的demo吧，也欢迎大家留言：
  https://github.com/xuhongv/StudyInEsp32/tree/master/17_light_utils_pwm

• 共勉，技术支持: [email protected]