L'analogWrite altro non fa che regolare il duty cicle del timer a cui il pin è agganciato. La regolazione dei timer viene fatta dal core prima dell'avvio dello sketch. Una volta impostati, i timer non vengono più modificati dall'Arduino.
Se io scrivo analogWrite(3, 128) sulla UNO, la funzione prima di tutto controlla se su quel pin c'è la funzionalità PWM, in caso affermativo estrae il numero di timer ed il canale corrispondente. Nel caso del pin D3, che corrisponde al pin PD1 dell'Atmega328, il core trova il canale B del timer 2, quindi OC2B. A questo punto regola semplicemente il registro OCR2B (comune ad entrambi) a 128 (questo regola il duty cicle), collega il pin al canale del timer (quindi OC2B) e tutto il gioco finisce lì.