在〈mBlock & Arduino（2）點(diǎn)亮外接 LED〉中談過，Arduino 中的 D0 到 D13 可以做為數(shù)位輸出／輸入腳位，如果我們想輸出類比訊號呢？例如，想要 2V、2.5V、3.5V 之類的的電壓輸出，而不是只有高電位的 5V 與低電位的 0V 選擇。
在 Arduino 上的 A0 到 A5 腳位，似乎有 ANALOG 字樣，不過仔細(xì)看是 ANALOG IN，也就是 A0 到 A5 腳位，是用來接收類比訊號之用，不是用來輸出類比訊號。
如果想要在 Arduino 上輸出類比訊號，也是用數(shù)位腳位來做，不過，數(shù)位腳位不是只有高電位與低電位嗎？怎么做出類比訊號的效果？
認(rèn)識 PWM
PWM 全名 Pulse Width Modulation，可譯為脈沖寬度調(diào)變，所謂調(diào)變，基本上是指將想傳送的訊號編碼至一個載體（Carrier），舉例來說，我們的 AM（Amplitude modulation） 廣播，就廣播站臺將音樂（訊號）編碼在指定的頻率（也就是載體）之中。
PWM 是使用高、低電壓時間周期來為訊號編碼，以模擬類比訊號為例，基本原理是若在一個時間周期中，50% 的時間輸出高電位 5V，而 50% 輸出的時間輸出低電位 0V，那么就整個時間周期來說，平均電壓可視為 2.5V，類似地，如果 90% 的時間輸出高電位 5V，那么就整個時間周期來說，平均電壓可視為 4.5V，若 10% 的時間輸出高電位 5V，那么就整個時間周期來說，平均電壓可視為 0.5V。
輸出高電位時間的百分比，稱之為 Duty cycle，許多 Arduino 的介紹中若談到 PWM，都會引用Arduino – PWM的這張圖，以便了解 Duty cycle，以及analyWrite之意義：
稍后我們再來談analogWrite。若想使用 PWM 模擬類比訊號輸出，單只是知道 Duty cycle 還不夠，如果你頻率不夠快，例如像〈mBlock & Arduino（2）點(diǎn)亮外接 LED〉一秒高電位、一秒低電位的，那么，你也只會看到 LED 一亮一暗的，也就是說，PWM 最基本的兩個參數(shù)是 Duty cycle 與時脈周期（Clock cycle），后面會有個范例，使用 Arduino 的 PWM 腳位并調(diào)整 Duty cycle（時脈周期由 Arduino 控制），你的 LED 就可以由暗漸亮，就像調(diào)整可變電阻一樣。
程式實(shí)作的 PWM
了解了 PWM 的基本原理，那么先來使用程式實(shí)作 PWM（Bit-banging PWM），在 mBlock 中，最基本的方式，是使用等待方塊來實(shí)作 Duty cycle 與時脈周期，例如：
這樣就實(shí)作出 Duty cycle 為 90%，而頻率為 2 Hz 的 PWM，實(shí)際測量結(jié)果，電壓約是在 4V 左右跳動，如果你將兩個輸出的 0、1 對調(diào)，那實(shí)際測量結(jié)果，電壓約是在 1V 左右跳動，實(shí)際接上 LED 的話，因?yàn)轭l率不大，LED 還是一閃一閃，看不太出類比模擬的效果。
這是因?yàn)?mBlock 的等待方塊可設(shè)定的等待值沒辦法太小（如果使用 Arduino 官方語言，可以使用delayMicroseconds這個可達(dá)微秒的函式），只能稍微模擬出這樣的效果，實(shí)際上使用等待方塊，還有無法多工的缺點(diǎn)，我們另外使用 mBlock 可至毫秒的計數(shù)器來實(shí)作一個，首先，我們先在“資料和指令”中“新增積木指令”：
這個積木指令主要是用來設(shè)置一些變數(shù)，而這些變數(shù)，會用來計算指定的腳位之輸出：
dutyCycle在這邊是使用百分比指定的，程式會依據(jù)dutyCycle的設(shè)定，決定指定的數(shù)位腳位何時高電位、何時低電位，從這兩張圖來看，頻率被我設(shè)定為 20 Hz。
只要綠旗一被點(diǎn)下，這個模擬 PWM 的回圈就會一直進(jìn)行，為了能看出亮度變化效果，我另外設(shè)置了一個回圈：
這個回圈就只是不斷改變 Duty cycle，如果接下 LED，這時能看到 LED 會有亮度的差別。
當(dāng)然，頻率還不夠快，因此還是會看出 LED 閃爍，不過大致可看出 Duty cycle 設(shè)置為不同的值，LED 亮度有所差別。
Arduino 的 PWM 腳位
在 Arduino 的數(shù)位腳位旁，如果標(biāo)示有 ~ 符號，表示那個腳位可用為 PWM 輸出腳位，分別是 D3、D5、D6、D9、D10、D11 腳位，可以使用analogWrite函式來設(shè)置 Duty cycle 的值，這個函式可用來控制 Arduino 板子上的硬體 PWM，可設(shè)置的值為 0 ~ 255，如方才所看到的 PMW 說明圖片，0 為 0% 的 Duty cycle，64 為 25%，127 為 50%，依此類推，在 mBlock 中，則是使用“設(shè)置 PWM …”這個方塊：
這個程式設(shè)置 D6 腳位使用 PWM 輸出，你可以實(shí)際接上 LED，看看亮度的變化情況。
Arduino 板子上的 PWM，實(shí)際上有三個計時器，分別控制著兩個 PWM 腳位，如果你想做更多的控制，像是不只能設(shè)置 0 ~ 255 的 Duty cycle，不過 mBlock 沒有直接的指令可以控制，如果你有興趣，可以使用 Arduino 的官方語言，并參考Secrets of Arduino PWM這篇文章。
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整理：寧波家電物聯(lián)網(wǎng)云平臺，中科極動云
