DIY autóipari irányjelző animációval: 7 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

A közelmúltban az animált jelzőlámpák az első és a hátsó LED minták általánossá váltak az autóiparban. Ezek a futó LED minták gyakran az autógyártók védjegyét képviselik, és vizuális esztétikai célokra is használják. Az animációk különböző futási mintázatúak lehetnek, és MCU nélkül is megvalósíthatók, több különálló IC használatával.

Az ilyen konstrukciók fő követelményei a következők: reprodukálható teljesítmény normál működés közben, lehetőség az összes LED bekapcsolására, alacsony energiafogyasztás, a használt LDO -szabályozó kikapcsolása hiba esetén, a LED -illesztőprogram betöltése az engedélyezés előtt, stb. Ezenkívül a követelmények eltérőek lehetnek egyik gyártótól a másikig. Ezenkívül általában az autóipari alkalmazásokban a TSSOP IC -ket általában előnyben részesítik, mert robusztusak a QFN IC -khez képest, mivel ezekről ismert, hogy hajlamosak a forrasztási fáradtság problémáira, különösen zord környezetben. Szerencsére ehhez az autóipari alkalmazáshoz a Dialog Semiconductor megfelelő CMIC -t biztosít, nevezetesen az SLG46620 -at, amely QFN és TSSOP csomagokban is elérhető.

Az animált LED -es LED -mintákra vonatkozó összes követelmény jelenleg teljesül az autóiparban, különálló IC -k használatával. A CMIC rugalmassága azonban páratlan, és könnyen kielégítheti több gyártó eltérő igényeit a hardver kialakításának megváltoztatása nélkül. Ezenkívül jelentős PCB lábnyom csökkentés és költségmegtakarítás is elérhető.

Ebben az utasításban részletes leírás található az SLG46620 segítségével különböző animált jelzőfény -minták eléréséről.

Az alábbiakban leírtuk azokat a lépéseket, amelyek szükségesek ahhoz, hogy megértsük, hogyan programozták a megoldást az autóipari irányjelző animációval történő létrehozására. Ha azonban csak a programozás eredményét szeretné elérni, töltse le a GreenPAK szoftvert a már elkészült GreenPAK tervezési fájl megtekintéséhez. Csatlakoztassa a GreenPAK fejlesztőkészletet a számítógépéhez, és nyomja meg a programot, hogy animációval létrehozza az autó irányjelzőjét.

1. lépés: Ipari érték

Az ebben az utasításban bemutatott irányjelző mintákat jelenleg az autóiparban valósítják meg, számos diszkrét IC -t használva az autóipari LED -es minták sorrendjének szabályozására. A kiválasztott CMIC SLG46620 legalább a következő alkatrészeket helyettesítené a jelenlegi ipari formatervezésben:

● 1 No. 555 Timer IC (pl. TLC555QDRQ1)

● 1 No. Johnson számláló (pl. CD4017)

● 2 Sz. D-típusú pozitív éllel indított flip-flop (pl. 74HC74)

● 1 Sz. VAGY kapu (pl. CAHCT1G32)

● Számos passzív alkatrész, például induktivitás, kondenzátor, ellenállás stb.

Az 1. táblázat bemutatja a kiválasztott Dialog CMIC használatával kapott költségelőnyt a jelzőlámpa szekvenciális irányjelző mintáihoz képest, egy jelenlegi ipari megoldáshoz képest.

A kiválasztott CMIC SLG46620 kevesebb mint 0,50 dollárba kerülne, így a LED vezérlő áramkör teljes költsége jelentősen csökken. Ezenkívül jelentős összehasonlító PCB -lábnyom csökkentést is elérnek.

2. lépés: Rendszertervezés

Az 1. ábra az első javasolt séma diagramját mutatja. A rendszer fő elemei közé tartozik az LDO feszültségszabályozó, az autóipari LED-meghajtó, a CMIC SLG46620, 11 logikai szintű MOSFET és 10 LED. Az LDO feszültségszabályozó gondoskodik a megfelelő feszültség biztosításáról a CMIC -hez, és ha az akkumulátor feszültsége egy bizonyos szintről leesik, a CMIC visszaáll a PG (Power Good) érintkezőn keresztül. A LED -illesztőprogram által észlelt bármely hiba esetén az LDO feszültségszabályozó kikapcsol. Az SLG46620 CMIC a digitális jeleket generálja, hogy az 1-10 jelzésű LED-eket a MOSFET-eken keresztül vezesse. Ezenkívül a kiválasztott CMIC engedélyező jelet állít elő az egycsatornás illesztőprogram számára, amely viszont egy MOSFET Q1 -et hajt, hogy betöltse az állandó áramú üzemmódban futó illesztőprogramot.

Ennek a sémának egy változata is lehetséges, ahol többcsatornás illesztőprogramot alkalmaznak, amint az a 2. ábrán látható. Ebben az opcióban az egyes csatornák meghajtóárama csökken az egycsatornás meghajtóhoz képest.

3. lépés: GreenPak tervezés

A rugalmas indikátor -LED -minták céljának elérésének megfelelő módja a véges állapotú gép (FSM) használata. A Dialog félvezető számos CMIC-t tartalmaz, amelyek beépített ASM blokkot tartalmaznak. Sajnos azonban ezek a CMIC -k QFN csomagokban kaphatók, és nem ajánlott zord környezetben. Tehát az SLG46620 -at választják, amely mind QFN, mind TSSOP csomagolásban kapható.

Három példát mutatunk be három különböző LED -animációra. Az első két példában egycsatornás illesztőprogramot veszünk figyelembe, amint az az 1. ábrán látható. A harmadik példában feltételezzük, hogy többcsatornás illesztőprogramok állnak rendelkezésre, amint az a 2. ábrán látható, és minden csatorna külön LED meghajtására szolgál. Más minták is beszerezhetők ugyanezzel a koncepcióval.

Az első példakénti kivitelben az 1-10-es LED-ek egymás után kapcsolnak be, miután egy programozható időtartam lejár, amint az a 3. ábrán látható.

A második példakénti kivitelben 2 LED -et adnak egymás után a mintához, amint az a 4. ábrán látható.

Az 5. ábra azt mutatja be, hogy az alternatív LED -ek hogyan kerülnek sorrendben hozzáadásra a mintában a harmadik javasolt konstrukcióban.

Mivel az SLG46620-ban nincs beépített ASM-blokk, egy véges állapotú Moore-gépet fejlesztenek ki a rendelkezésre álló blokkok, nevezetesen a számláló, a DFF és a LUT használatával. Egy 16 állapotú Moore gépet fejlesztettek ki a 2. táblázat segítségével a három példához. A 2. táblázatban a jelenlegi állapot és a következő állapot összes bitje szerepel. Ezenkívül az összes kimeneti jel bitjei is rendelkezésre állnak. A 2. táblázatból kiértékeljük a következő állapot egyenleteit és az összes kimenetet a jelenlegi állapot bitjeiben.

A 4 bites Moore Machine fejlesztésének középpontjában 4 DFF blokk áll. Minden DFF mondat funkcionálisan a négy bit egy bitjét képviseli: ABCD. Ha a jelzőjel magas (egy bekapcsolt jelzőkapcsolónak felel meg), akkor minden óraimpulzuson át kell térni az egyik állapotról a másikra, ezáltal különböző LED mintákat generálva. Másrészről, ha alacsony a jelzőjel, akkor egy stacionárius minta, amelynek minden LED -je világít az egyes tervezési példákban.

A 3. ábra a kifejlesztett 4 bites (ABCD) Moore gép funkcionalitását mutatja minden egyes példánál. Az ilyen FSM kifejlesztésének alapgondolata az, hogy a következő állapot minden bitjét, az engedélyező jelet és minden (a LED -ekhez rendelt) kimeneti tű jelet jelenítse meg a jelenlegi állapot szerint. Itt járulnak hozzá a LUT -ok. A jelenlegi állapot mind a 4 bitjét különböző LUT -ok táplálják, hogy alapvetően elérjék a kívánt jelet a következő állapotban az óraimpulzus szélén. Az óraimpulzushoz egy számláló úgy van konfigurálva, hogy megfelelő periódusú impulzusvonatot biztosítson.

Minden példa esetében a következő állapot minden bitjét a jelenlegi állapot szerint értékelik a következő K-Maps egyenletekből:

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

B = C 'D + C D' (A B) 'és IND + IND'

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

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

ahol az IND az indikátor jelet jelenti.

Mindhárom példa további részleteit az alábbiakban ismertetjük.

4. lépés: 1. tervezési példa

Az engedélyezési jel és a LED -vezérlőjelek egyenletei az 1. példában, amikor az egyes LED -ek egymás után bekapcsolnak, az 1. ábrán látható séma szerint, az alábbiak szerint láthatók.

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

A 7. ábrán az 1. példa szerinti Matrix-0 GreenPAK kialakítás látható. 4 DFF-et használnak a 4 bites Moore gép fejlesztéséhez. A visszaállítási lehetőséggel rendelkező DFF-eket (3 a Matrix-0-ból és 1 a Matrix-1-ből) úgy választjuk ki, hogy a Moore Machine kényelmesen visszaállítható legyen. A 72 mS megfelelő időtartamú számláló úgy van konfigurálva, hogy minden időszak után megváltoztassa a gép állapotát. A megfelelő konfigurációjú LUT-okat a DFF-bemenetek, a Driver Enable Signal (En) és a DO1-DO10 kimeneti tűk függvényeinek levezetésére használják.

A 8. ábrán látható Mátrixban a többi GreenPAK -erőforrás felhasználásra kerül a tervezés befejezéséhez a korábban leírt módszertan segítségével. Az ábrák az egyértelműség érdekében megfelelően meg vannak jelölve.

5. lépés: 2. tervezési példa

Az engedélyezési jel és a LED -vezérlőjelek egyenletei a 2. példában, két LED -del kiegészítve a szekvenciális mintát az 1. ábrán látható séma szerint, az alábbiak szerint láthatók.

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

A 9. és a 10. ábrán a 2. példa szerinti Matrix-0 és 1 GreenPAK mintákat mutatjuk be. Az alapterv hasonló az 1. példa szerinti tervhez. A fő különbségek ehhez képest a Driver Enable (En) funkcióban vannak, és nincsenek DO1, DO3, DO5, DO7 és DO10 kapcsolatok, amelyek le vannak húzva ebben a kialakításban.

6. lépés: 3. tervezési példa

Az engedélyezési jel és a LED -vezérlőjelek egyenletei a 3. példában, amely alternatív LED -es szekvenciális összeadási mintát generál, a 2. ábrán látható séma szerint az alábbiakban találhatók.

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

A 11. és a 12. ábrán a 3. példa szerinti Matrix-0 és 1 GreenPAK mintákat mutatjuk be. Ebben a kialakításban két külön illesztőprogram -engedélyezési jel (En1 & En2) van az 1 -es és 2 -es illesztőprogramhoz. Ezenkívül a kimeneti tüskék a megfelelően konfigurált LUT kimenetekhez vannak csatlakoztatva.

Ezzel befejeződik az 1. példa, a 2. példa és a 3. példa GreenPAK tervezési része.

7. lépés: Kísérleti eredmények

Az 1. példa, a 2. példa és a 3. példa szerinti minták tesztelésének kényelmes módja a kísérletezés és a szemrevételezés. Az egyes sémák időbeli viselkedését logikai elemző segítségével elemzik, és az eredményeket ebben a részben mutatjuk be.

A 13. ábra az 1. példa különböző kimeneti jeleinek időbeli viselkedését mutatja, amikor az indikátor be van kapcsolva (IND = 1). Megfigyelhető, hogy a DO1-DO5 kimeneti tüskék jelei egymás után bekapcsolnak a másik után egy meghatározott idő letelte után, a 2. táblázat szerint. A Driver Enable (En) jelző akkor kapcsol be, ha a DO1-DO10 jelek bármelyike be van kapcsolva, és egyébként ki van kapcsolva. Az animáció során, amikor az indikátor jel alacsonyra csökken (IND = 0), az En és DO10 jelek bekapcsolnak és logikusan magasak maradnak. Röviden, az eredmények megfelelnek a követelményeknek, és érvényesítik az 1. példa elméleti javaslatait.

A 14. ábrán a 2. példa különböző kimeneti jeleinek időzítési diagramja látható, amikor a jelzőjel be van kapcsolva (IND = 1). Megfigyelhető, hogy a DO1-DO5 kimeneti csapok jelei bizonyos idő elteltével felváltva kapcsolnak be a 2. táblázatnak megfelelően. A DO1, DO3 és DO5 csapok alacsonyak maradnak, míg a DO2 és DO4 jelei felváltva fordulnak be egymás után. Ugyanezek a minták figyelhetők meg a DO6-DO10 esetében is (az ábrán nem látható, az elemzőbemenetek korlátozott száma miatt). Amikor a DO1-DO10 jelek bármelyike be van kapcsolva, a Driver Enable (En) jelző is bekapcsol, amely egyébként ki van kapcsolva. Az animáció során, amikor az indikátor jel alacsonyra csökken (IND = 0), az En és DO10 jelek bekapcsolnak és logikailag magasak maradnak. Az eredmények pontosan megfelelnek a 2. példa követelményeinek és elméleti elképzeléseinek.

A 15. ábra a 3. példa különböző kimeneti jeleinek időzítési diagramját mutatja bekapcsolt indikátorjel mellett (IND = 1). Megfigyelhető, hogy a DO1-DO7 kimeneti csapok jelei a 2. táblázatban látható módon bekapcsolnak. Ezenkívül a DO9 érintkező jel is a 2. táblázat szerint viselkedik (nem látható az ábrán). A DO2, DO4, DO6, DO8, DO10 csapok alacsonyak maradnak. Az En1 logikailag magasra vált, amikor a DO1, DO3 és DO5 jelei be vannak kapcsolva, és az En2 logikailag magasra vált, amikor a DO7 és DO9 jel magasra emelkedik. A teljes animáció során, amikor az indikátor jel alacsonyra csökken (IND = 0), minden kimeneti jel: En1, En2 és DO1-DO10 bekapcsol és logikusan magas marad. Ezért megállapítható, hogy az eredmények megfelelnek a 3. példa követelményeinek és elméleti javaslatainak.

Következtetés

Bemutattuk a különböző autóipari irányjelző rendszerek animációval történő részletes leírását. Ehhez az alkalmazáshoz egy megfelelő Dialog CMIC SLG46620 -at választottak, mivel TSSOP csomagban is kapható, ami a zord környezeti ipari alkalmazásokhoz ajánlott. Két nagy sémát mutatnak be, amelyek egy- és többcsatornás gépjármű -illesztőprogramokat használnak, hogy rugalmas, szekvenciális LED -animációs modelleket dolgozzanak ki. Megfelelő véges állapotú Moore gépmodelleket fejlesztettek ki a kívánt animációk létrehozásához. A kifejlesztett modell validálásához kényelmes kísérleteket végeztek. Megállapítást nyert, hogy a kifejlesztett modellek funkcionalitása megegyezik az elméleti tervezéssel.