单片机LED程序设计进阶：多LED闪烁与控制，打造炫酷效果

# 1. 单片机LED程序设计基础**

单片机LED程序设计是嵌入式系统开发中的基础知识。它涉及单片机GPIO配置、定时器配置以及LED控制的原理和实现。

**1.1 GPIO配置**

GPIO（通用输入/输出端口）是单片机与外部设备通信的接口。在LED程序设计中，GPIO用于控制LED的开/关状态。GPIO配置包括设置引脚方向（输入/输出）、电平（高/低）和阻抗（上拉/下拉）。

**1.2 定时器配置**

定时器是单片机中用于产生定时脉冲的模块。在LED程序设计中，定时器用于控制LED闪烁的频率和占空比。定时器配置包括设置时钟源、分频系数和比较值。

# 2. 多LED闪烁与控制

### 2.1 LED闪烁的原理与实现

#### 2.1.1 GPIO配置

LED闪烁的本质是通过控制GPIO引脚的电平，从而控制LED的亮灭。GPIO引脚配置为输出模式，并设置初始电平为低电平，表示LED处于熄灭状态。

// 设置GPIO引脚为输出模式
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

// 设置初始电平为低电平
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET);

#### 2.1.2 定时器配置

定时器用于产生周期性的中断，从而控制LED的闪烁频率。这里使用TIM3定时器，配置为向上计数模式，中断频率为1Hz。

// 设置TIM3定时器
TIM_HandleTypeDef htim3;
htim3.Instance = TIM3;
htim3.Init.Prescaler = 8399;
htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
htim3.Init.Period = 9999;
htim3.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
HAL_TIM_Base_Init(&htim3);

// 启动TIM3定时器
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);

### 2.2 多LED同时闪烁

#### 2.2.1 位操作

使用位操作可以同时控制多个LED。假设有4个LED连接到GPIO引脚GPIOC_Pin_13~GPIOC_Pin_16，可以通过以下代码同时点亮它们：

// 设置GPIO引脚为输出模式
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13 | GPIO_PIN_14 | GPIO_PIN_15 | GPIO_PIN_16;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

// 同时点亮LED
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13 | GPIO_PIN_14 | GPIO_PIN_15 | GPIO_PIN_16, GPIO_PIN_SET);

#### 2.2.2 数组应用

也可以使用数组来控制多个LED。定义一个数组，每个元素对应一个LED的GPIO引脚，然后通过循环遍历数组来控制LED的亮灭。

// 定义LED引脚数组
const uint16_t ledPins[] = {GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_14, GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_16};

// 设置GPIO引脚为输出模式
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13 | GPIO_PIN_14 | GPIO_PIN_15 | GPIO_PIN_16;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

// 循环遍历数组，点亮LED
for (int i = 0; i < 4; i++) {
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, ledPins[i], GPIO_PIN_SET);
}

### 2.3 多LED交替闪烁

#### 2.3.1 状态机设计

使用状态机可以实现多LED交替闪烁。定义一个状态变量，表示当前LED的状态（亮或灭），然后根据状态变量的值进行不同的操作。

// 状态变量
enum LedState {
  LED_OFF,
  LED_ON
};

// 当前状态
LedState ledState = LED_OFF;

// 主循环
while (1) {
  switch (ledState) {
    case LED_OFF:
      // 点亮LED
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);
      // 进入LED_ON状态
      ledState = LED_ON;
      break;
    case LED_ON:
      // 熄灭LED
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET);
      // 进入LED_OFF状态
      ledState = LED_OFF;
      break;
  }
}

#### 2.3.2 中断处理

也可以使用中断来实现多LED交替闪烁。在定时器中断服务函数中，根据当前LED的状态进行不同的操作。

// 定时器中断服务函数
void TIM3_IRQHandler(void) {
  HAL_TIM_IRQHandler(&htim3);

  // 根据当前LED的状态进行不同的操作