Naredi sam smernik za avtomobile z animacijo: 7 korakov

2025 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2025-01-23 15:08

V zadnjem času so animirani indikatorji LED spredaj in zadaj postali norma v avtomobilski industriji. Ti tekoči LED vzorci pogosto predstavljajo blagovno znamko avtomobilskih proizvajalcev in se uporabljajo tudi za vizualno estetiko. Animacije so lahko različnih vzorcev delovanja in se lahko izvajajo brez MCU z uporabo več ločenih IC -jev.

Glavne zahteve takšnih modelov so: ponovljiva zmogljivost med normalnim delovanjem, možnost vklopa vseh LED, nizka poraba energije, onemogočanje uporabljenega regulatorja LDO med napako, nalaganje gonilnika LED, preden ga omogočite itd. Poleg tega se lahko zahteve razlikujejo od enega proizvajalca do drugega. Poleg tega so ponavadi v avtomobilskih aplikacijah TSSOP IC -ji običajno bolj priljubljeni zaradi svoje robustnosti v primerjavi z IC -ji QFN, saj je znano, da so ti nagnjeni k težavam z utrujenostjo spajkanja, zlasti v težkih okoljih. Na srečo za to avtomobilsko aplikacijo Dialog Semiconductor ponuja primeren CMIC, in sicer SLG46620, ki je na voljo v paketih QFN in TSSOP.

Vse zahteve za animirane indikatorske LED vzorce so trenutno izpolnjene v avtomobilski industriji z uporabo diskretnih IC -jev. Stopnja prilagodljivosti, ki jo zagotavlja CMIC, je neprekosljiva in lahko zlahka zadovolji različne zahteve več proizvajalcev, ne da bi pri tem spremenili zasnovo strojne opreme. Poleg tega je doseženo tudi znatno zmanjšanje odtisa PCB in prihranek stroškov.

V tem navodilu je predstavljen podroben opis doseganja različnih vzorcev animiranih indikatorskih luči z uporabo SLG46620.

Spodaj smo opisali korake, potrebne za razumevanje, kako je bila rešitev programirana za ustvarjanje avtomobilskega smernika z animacijo. Če pa želite samo doseči rezultat programiranja, prenesite programsko opremo GreenPAK, če si želite ogledati že dokončano oblikovalsko datoteko GreenPAK. Priključite razvojni komplet GreenPAK v računalnik in pritisnite hitri program, da ustvarite avtomobilski smernik z animacijo.

1. korak: Vrednost industrije

Vzorci smernikov, prikazani v tem navodilu, se trenutno izvajajo v avtomobilski industriji z uporabo številnih ločenih IC -jev za nadzor zaporedja vzorcev LED avtomobilskih indikatorjev. Izbrani CMIC SLG46620 bi v sedanjem industrijskem oblikovanju nadomestil vsaj naslednje komponente:

● 1 št. 555 Timer IC (npr. TLC555QDRQ1)

● 1 št. Johnsonov števec (npr. CD4017)

● 2 Št. Japonke s pozitivnim robom, sprožene z robom D (npr. 74HC74)

● 1 Št. ALI vrata (npr. CAHCT1G32)

● Več pasivnih komponent, npr. Induktorji, kondenzatorji, upori itd.

Tabela 1 prikazuje stroškovno prednost, pridobljeno z uporabo izbranega dialoga CMIC, za vzorce zaporednih smernikov smernikov v primerjavi s trenutno industrijsko rešitvijo.

Izbrani CMIC SLG46620 bi stal manj kot 0,50 USD, zato se skupni stroški krmilnega vezja LED občutno zmanjšajo. Poleg tega je doseženo tudi znatno primerjalno zmanjšanje odtisa PCB.

2. korak: Oblikovanje sistema

Slika 1 prikazuje diagram prve predlagane sheme. Glavne komponente sheme vključujejo regulator napetosti LDO, avtomobilski gonilnik LED, CMIC SLG46620, 11 MOSFET-ov na logični ravni in 10 LED. Regulator napetosti LDO zagotavlja, da je na CMIC zagotovljena ustrezna napetost, in če napetost akumulatorja pade z določene ravni, se CMIC ponastavi prek zatiča PG (Power Good). Med vsemi napakami, ki jih zazna gonilnik LED, se regulator napetosti LDO onemogoči. SLG46620 CMIC generira digitalne signale, ki skozi MOSFET-e poganjajo svetleče diode indikatorjev z oznako 1-10. Poleg tega izbrani CMIC proizvaja tudi signal za omogočanje enokanalnega gonilnika, ki nato poganja MOSFET Q1, da naloži gonilnik, ki deluje v načinu konstantnega toka.

Možna je tudi različica te sheme, kjer je uporabljen večkanalni gonilnik, kot je prikazano na sliki 2. Pri tej možnosti se pogonski tok vsakega kanala zmanjša v primerjavi z enokanalnim gonilnikom.

3. korak: GreenPak Design

Primeren način za dosego cilja prilagodljivih vzorcev LED indikatorjev je uporaba koncepta Finite State Machine (FSM). Polprevodnik Dialog ponuja več CMIC-jev, ki vsebujejo vgrajen blok ASM. Na žalost so vsi ti CMIC -ji, ki so na voljo v paketih QFN, odsvetovani v težkih okoljih. Zato je izbran SLG46620, ki je na voljo v embalaži QFN in TSSOP.

Predstavljeni so trije primeri za tri različne LED animacije. Za prva dva primera obravnavamo enokanalni gonilnik, kot je prikazano na sliki 1. Za tretji primer predvidevamo, da je na voljo več gonilnikov kanalov, kot je prikazano na sliki 2, in da se vsak kanal uporablja za pogon ločene LED. Z istim konceptom je mogoče dobiti tudi druge vzorce.

V prvem primeru se LED diode od 1 do 10 zaporedno vklopijo ena za drugo, ko poteče določeno časovno obdobje, ki ga je mogoče programirati, kot je prikazano na sliki 3.

V drugem vzorčnem dizajnu sta v vzorcu zaporedno dodani 2 LED, kot je prikazano na sliki 4.

Slika 5 prikazuje, kako so v vzorcu v tretji predlagani zasnovi zaporedno dodane nadomestne LED.

Ker v SLG46620 ni vgrajenega bloka ASM, je stroj za končno stanje Moore razvit z uporabo razpoložljivih blokov, in sicer števca, DFF-jev in LUT-ov. Moorejev stroj s 16 stanji je razvit s tabelo 2 za tri primere. V tabeli 2 so podani vsi bitovi trenutnega stanja in naslednjega stanja. Poleg tega so na voljo tudi bitovi za vse izhodne signale. Iz tabele 2 so enačbe naslednjega stanja in vsi izhodi ocenjeni v smislu bitov trenutnega stanja.

Jedro razvoja 4-bitnega stroja Moore so 4 bloki DFF. Vsak blok DFF funkcionalno predstavlja en bit štirih bitov: ABCD. Ko je signalni signal visok (kar ustreza vklopljenemu indikatorskemu stikalu), je pri vsakem taktnem impulzu potreben prehod iz enega stanja v drugega, kar posledično povzroči različne vzorce LED. Po drugi strani pa je cilj, ko je indikatorski signal nizek, cilj mirujočega vzorca, pri katerem morajo biti v vsakem primeru oblikovanja vklopljene svetleče diode.

Slika 3 prikazuje funkcionalnost razvitega 4-bitnega (ABCD) Moorejevega stroja za vsak primer. Osnovna ideja razvoja takšnega FSM je predstaviti vsak bit naslednjega stanja, signal za omogočanje in vsak signal izhodnega zatiča (dodeljen LED) v smislu trenutnega stanja. Tu prispevajo LUT. Vsi 4 bitovi trenutnega stanja se napajajo v različne LUT -e, da v bistvu dosežejo zahtevani signal v naslednjem stanju na robu taktnega impulza. Za taktni impulz je števec konfiguriran za zagotavljanje impulznega niza z ustreznim časom.

Za vsak primer se vsak bit naslednjega stanja ovrednoti glede na trenutno stanje z uporabo naslednjih enačb, ki izhajajo iz K-zemljevidov:

A = D '(C' + C (A B) ') & IND + IND'

B = C 'D + C D' (A B) '& IND + IND'

C = B 'C D + B (C' + A 'D') & IND + IND '

D = A B ' + A' B C D + A B C '& IND + IND'

kjer IND predstavlja signalni signal.

Nadaljnje podrobnosti vsakega od treh primerov so navedene spodaj.

4. korak: Primer oblikovanja 1

Enačbe signala za omogočanje in pogonskih signalov LED za prvi primer, pri čemer se vsaka LED zaporedno vklopi s shemo na sliki 1, so prikazane spodaj.

En = A + A 'B (C + D)

DO1 = A 'B C' D

DO2 = A 'B C D'

DO3 = A 'B C D

DO4 = A B 'C' D '

DO5 = A B 'C' D

DO6 = A B 'C D'

DO7 = A B 'C D

DO8 = A B C 'D'

DO9 = A B C 'D

DO10 = A B C

Na sliki 7 je prikazana zasnova Matrix-0 GreenPAK iz primera 1. Za razvoj 4-bitnega stroja Moore se uporabljajo 4 DFF-ji. DFF-ji z možnostjo ponastavitve (3 iz Matrix-0 in 1 iz Matrix-1) so izbrani tako, da je stroj Moore mogoče priročno ponastaviti. Števec z ustreznim časovnim obdobjem 72 mS je konfiguriran za spreminjanje stanja stroja po vsakem obdobju. LUT-i z ustreznimi konfiguracijami se uporabljajo za izvajanje funkcij za vhode DFF, signal za omogočanje gonilnika (En) in izhodne zatiče: DO1-DO10.

V Matrici, prikazani na sliki 8, se preostali viri GreenPAK -a uporabijo za dokončanje načrtovanja po prej opisani metodologiji. Zaradi jasnosti so številke ustrezno označene.

5. korak: Primer oblikovanja 2

Enačbe signala za omogočanje in pogonskih signalov LED za 2. primer z dvema LED diodama, ki dodata zaporedni vzorec po shemi na sliki 1, so prikazane spodaj.

En = D '(A' B C + A B 'C' + A B 'C + A B) + A B C

DO1 = 0

DO2 = A 'B C D'

DO3 = 0

DO4 = A B 'C' D '

DO5 = 0

DO6 = A B 'C D'

DO7 = 0

DO8 = A B C 'D'

DO9 = 0

DO10 = A B C

Na sliki 9 in sliki 10 sta predstavljeni zasnovi Matrix-0 & 1 GreenPAK iz primera 2. Osnovna zasnova je podobna zasnovi iz primera 1. Glavne razlike so v primerjavi s funkcijo Driver Enable (En) in brez povezav DO1, DO3, DO5, DO7 in DO10, ki se v tej zasnovi potegnejo navzdol.

Korak 6: Primer oblikovanja 3

Enačbe signala za omogočanje in LED pogonskih signalov za 3. primer, ki ustvarjajo nadomestni vzorec zaporednega dodajanja LED po shemi na sliki 2, so podane spodaj.

En1 = (A 'B C' + A B 'C' + B C) D

En2 = (A B 'C + A B) D

DO1 = D (A+B)

DO2 = A B C D

DO3 = D (A+ C B)

DO4 = A B C D

DO5 = D A

DO6 = A B C D

DO7 = D A (C 'B + C)

DO8 = A B C D

DO9 = D A B

DO10 = A B C D

Na sliki 11 in sliki 12 sta predstavljeni zasnovi Matrix-0 & 1 GreenPAK iz primera 3. V tej zasnovi obstajata dva ločena signala za omogočanje gonilnika (En1 in En2) za gonilnika 1 in 2. Poleg tega so izhodni zatiči povezani z izhodi ustrezno konfiguriranih LUT -ov.

S tem je zaključen del načrtovanja GreenPAK iz primera 1, primera 2 in primera 3.

7. korak: Rezultati poskusov

Priročen način za preizkušanje modelov primera 1, primera 2 in primera 3 je eksperimentiranje in vizualni pregled. Časovno vedenje vsake sheme se analizira z logičnim analizatorjem, rezultati pa so predstavljeni v tem razdelku.

Slika 13 prikazuje časovno vedenje različnih izhodnih signalov za primer 1, kadar je indikator vklopljen (IND = 1). Opaziti je mogoče, da se signali za izhodne zatiče DO1-DO5 zaporedno vklopijo za drugim po izteku nastavljenega časovnega obdobja v skladu s tabelo 2. Vzorec signalov, ki se posredujejo nožicam DO6-DO10, je prav tako podoben. Signal za omogočanje gonilnika (En) se vklopi, ko je vklopljen kateri koli signal DO1-DO10, sicer pa je izklopljen. Med animacijo, kadar signal indikatorja pade (IND = 0), se signala En in DO10 vklopita in ostaneta logično visoka. Skratka, rezultati izpolnjujejo zahteve in potrjujejo teoretične predloge za primer 1.

Na sliki 14 je prikazan časovni diagram različnih izhodnih signalov za primer 2 z vključenim indikatorskim signalom (IND = 1). Opaženo je, da se signali za izhodne zatiče DO1-DO5 po določenem časovnem obdobju vklopijo izmenično v zaporedju v skladu s tabelo 2. Zatiči DO1, DO3 in DO5 ostanejo nizki, medtem ko se signali za DO2 in DO4 izmenično obračajo naprej zaporedno. Opazimo tudi iste vzorce za DO6-DO10 (niso prikazani na sliki zaradi omejenega števila vhodov analizatorja). Kadar koli je vklopljen kateri koli signal DO1-DO10, se vklopi tudi signal Driver Enable (En), ki sicer ostane izklopljen. Med animacijo, kadar signal indikatorja pade (IND = 0), se signala En in DO10 vklopita in ostaneta logično visoka. Rezultati natančno ustrezajo zahtevam in teoretičnim zamislim za primer 2.

Slika 15 prikazuje časovni diagram različnih izhodnih signalov za primer 3 z vključenim indikatorskim signalom (IND = 1). Opazimo lahko, da se signali za izhodne zatiče DO1-DO7 vklopijo, kot je prikazano v tabeli 2. Poleg tega se signal za pin DO9 obnaša tudi v skladu s tabelo 2 (ni prikazano na sliki). Zatiči DO2, DO4, DO6, DO8, DO10 ostajajo nizki. En1 postane logično visok, kadar je vklopljen signal iz DO1, DO3 in DO5, En2 pa logično visok, kadar koli signal iz DO7 in DO9 naraste. Med celotno animacijo, kadar je indikatorski signal nizek (IND = 0), se vsi izhodni signali: En1, En2 in DO1-DO10 vklopijo in ostanejo logično visoki. Zato je mogoče sklepati, da rezultati izpolnjujejo zahteve in teoretične predloge za primer 3.

Zaključek

Predstavljen je bil podroben opis različnih avtomobilskih smernikov z animacijo. Za to aplikacijo je bil izbran primeren Dialog CMIC SLG46620, saj je na voljo tudi v paketu TSSOP, ki je priporočljiv za ostre industrijske aplikacije. Predstavljeni sta dve glavni shemi, ki uporabljata eno- in večkanalne avtomobilske gonilnike za razvoj prilagodljivih zaporednih modelov LED animacije. Za ustvarjanje želenih animacij so razviti ustrezni modeli strojev s končnim stanjem Moore. Za potrditev razvitega modela je bilo izvedeno priročno eksperimentiranje. Ugotovljeno je, da se funkcionalnost razvitih modelov ujema s teoretično zasnovo.