DIY Automotive Turn Signal With Animation: 7 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

For nylig er animerede indikatorer foran og bag LED -mønstre blevet en norm i bilindustrien. Disse kørende LED -mønstre repræsenterer ofte et varemærke tilhørende bilproducenterne og bruges også til visuel æstetik. Animationerne kan have forskellige løbemønstre og kan implementeres uden MCU ved hjælp af flere diskrete IC'er.

De store krav til sådanne designs er: reproducerbar ydeevne under normal drift, en mulighed for at tvinge alle lysdioder, lavt strømforbrug, deaktivere den brugte LDO -regulator under en fejl, indlæsning af LED -driveren før den aktiveres osv. Desuden kan kravene variere fra en producent til en anden. Desuden foretrækkes TSSOP IC'er normalt i bilapplikationer sædvanligvis på grund af deres robusthed i forhold til QFN IC'er, da disse vides at være tilbøjelige til loddetræthedsproblemer, især i barske miljøer. Heldigvis til denne bilapplikation leverer Dialog Semiconductor en passende CMIC, nemlig SLG46620, tilgængelig i både QFN- og TSSOP -pakker.

Alle kravene til de animerede indikator -LED -mønstre er i øjeblikket opfyldt i bilindustrien ved hjælp af diskrete IC'er. Fleksibilitetsniveauet fra CMIC er imidlertid uovertruffen og kan let imødekomme forskellige krav fra flere producenter uden ændringer i hardwaredesign. Desuden opnås der også en betydelig PCB -fodaftrykreduktion og besparelser.

I denne instruktionsbog præsenteres en detaljeret beskrivelse af opnåelse af forskellige animerede indikatorlysmønstre ved hjælp af SLG46620.

Nedenfor beskrev vi de nødvendige trin for at forstå, hvordan løsningen er blevet programmeret til at skabe bilsignal med animation. Men hvis du bare vil få resultatet af programmeringen, skal du downloade GreenPAK -software for at se den allerede gennemførte GreenPAK -designfil. Tilslut GreenPAK Development Kit til din computer, og tryk på programmet for at oprette bilens blinklys med animation.

Trin 1: Industriværdi

De blinklysmønstre, der er vist i denne instruktionsbog, implementeres i øjeblikket i bilindustrien ved hjælp af en række diskrete IC'er til at styre sekvensen af bilindikator -LED -mønstre. Den valgte CMIC SLG46620 ville i det mindste erstatte følgende komponenter i det nuværende industrielle design:

● 1 nr. 555 Timer IC (f.eks. TLC555QDRQ1)

● 1 nr. Johnson -tæller (f.eks. CD4017)

● 2 nr. D-Type Positive-Edge-Triggered Flip-Flop (f.eks. 74HC74)

● 1 nr. ELLER gate (f.eks. CAHCT1G32)

● Flere passive komponenter, dvs. induktorer, kondensatorer, modstande osv.

Tabel 1 angiver omkostningsfordelen ved at bruge den valgte Dialog CMIC til indikatorlysets sekventielle blinklysmønstre sammenlignet med en nuværende industriel løsning.

Den valgte CMIC SLG46620 ville koste mindre end $ 0,50, så de samlede omkostninger ved LED -styrekredsløb falder betydeligt. Derudover opnås der også en signifikant komparativ PCB -fodaftrykreduktion.

Trin 2: Systemdesign

Figur 1 viser diagrammet over den første foreslåede ordning. Hovedkomponenterne i ordningen omfatter en LDO-spændingsregulator, en LED-driver til biler, en CMIC SLG46620, 11 MOSFET'er på logisk niveau og 10 LED'er. LDO -spændingsregulatoren sikrer, at der leveres passende spænding til CMIC, og hvis batterispændingen falder fra et bestemt niveau, bliver CMIC nulstillet gennem PG (Power Good) -stiften. Under enhver fejltilstand, der registreres af LED -driveren, deaktiveres LDO -spændingsregulatoren. SLG46620 CMIC genererer de digitale signaler for at drive indikatorens LED'er mærket 1-10 gennem MOSFET'erne. Desuden producerer den valgte CMIC også aktiveringssignalet for enkeltkanaldriveren, som igen driver en MOSFET Q1 for at indlæse driveren, der kører i konstant strømtilstand.

En variant af denne ordning er også mulig, hvor en flerkanalsdriver anvendes, som vist i figur 2. I denne mulighed reduceres drivstrømmen for hver kanal i forhold til enkeltkanaldriveren.

Trin 3: GreenPak Design

En passende måde at nå målet om fleksible indikator -LED -mønstre på er at bruge et Finite State Machine (FSM) -koncept. Dialog halvleder giver flere CMIC'er, der indeholder en indbygget ASM-blok. Desværre er alle disse CMIC'er tilgængelige i QFN -pakker ikke anbefalet til barske miljøer. Så SLG46620 vælges, som fås i både QFN og TSSOP emballage.

Tre eksempler præsenteres for tre forskellige LED -animationer. For de to første eksempler betragter vi en enkelt kanal driver som vist i figur 1. For det tredje eksempel antager vi, at flere kanal drivere er tilgængelige, som vist i figur 2, og hver kanal bruges til at drive en separat LED. Andre mønstre kan også opnås ved hjælp af det samme koncept.

I det første eksempeldesign tændes lysdioder fra 1-10 i rækkefølge efter hinanden, når en bestemt programmerbar tidsperiode udløber som vist i figur 3.

I det andet eksempeldesign tilføjes 2 lysdioder sekventielt i mønsteret som vist i figur 4.

Figur 5 viser, hvordan alternative LED'er tilføjes sekventielt i mønsteret i det tredje foreslåede design.

Da der ikke er nogen indbygget ASM-blok tilgængelig i SLG46620, udvikles en Finite State Moore-maskine ved hjælp af de tilgængelige blokke, nemlig tæller, DFF'er og LUT'er. En Moore -maskine med 16 stater er udviklet ved hjælp af tabel 2 til de tre eksempler. I tabel 2 er alle bitene i den nuværende tilstand og den næste tilstand givet. Desuden tilvejebringes bitene til alle udgangssignalerne. Fra tabel 2 vurderes ligningerne for den næste tilstand og alle output i form af de nuværende tilstandsbit.

Kernen i udviklingen af 4-bit Moore Machine er 4 DFF-blokke. Hver DFF -blok repræsenterer funktionelt en bit af de fire bits: ABCD. Når indikatorsignalet er højt (svarende til en tændt indikatorafbryder), kræves en overgang fra en tilstand til den næste ved hver urpuls, hvilket genererer forskellige LED -mønstre som følge heraf. På den anden side, når indikatorsignalet er lavt, er målet et stationært mønster, hvor alle lysdioder er tændt i hvert designeksempel.

Figur 3 viser funktionaliteten af den udviklede 4-bit (ABCD) Moore-maskine for hvert eksempel. Den grundlæggende idé med udviklingen af en sådan FSM er at repræsentere hver bit i den næste tilstand, aktiveringssignalet og hvert output -pin -signal (tildelt til LED'erne) i form af den nuværende tilstand. Det er her LUT'erne bidrager. Alle de 4 bits i den nuværende tilstand føres til forskellige LUT'er for stort set at opnå det nødvendige signal i den næste tilstand ved kanten af en urpuls. For urpulsen er en tæller konfigureret til at tilvejebringe et pulstog med en passende periode.

For hvert eksempel evalueres hver bit i den næste tilstand i form af den nuværende tilstand ved hjælp af følgende ligninger afledt af K-Maps:

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'

hvor IND repræsenterer indikatorsignalet.

Yderligere detaljer om hvert af de tre eksempler er givet nedenfor.

Trin 4: Designeksempel 1

Ligningerne for aktiveringssignalet og LED -drivsignalerne for det første eksempel, hvor hver LED tændes i rækkefølge ved hjælp af skemaet i figur 1, er som vist nedenfor.

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

I figur 7 er Matrix-0 GreenPAK-designet fra eksempel 1 vist. 4 DFF'er bruges til at udvikle 4-bit Moore-maskinen. DFF'er med nulstilling (3 fra Matrix-0 og 1 fra Matrix-1) vælges, så Moore-maskinen let kan nulstilles. En tæller med en passende tidsperiode på 72 mS er konfigureret til at ændre maskinens tilstand efter hver periode. LUT'er med passende konfigurationer bruges til at udlede funktioner til DFF'ernes input, Driver Enable Signal (En) og output pins: DO1-DO10.

I Matrix vist i figur 8 bruges resten af GreenPAK -ressourcerne til at fuldføre designet ved hjælp af den tidligere beskrevne metode. Tallene er passende mærket for at gøre det mere klart.

Trin 5: Designeksempel 2

Ligningerne for aktiveringssignalet og LED -drivsignalerne for det andet eksempel, med to lysdioder tilføjet i det sekventielle mønster ved hjælp af skemaet i figur 1, er som vist nedenfor.

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

I figur 9 og figur 10 præsenteres Matrix-0 & 1 GreenPAK-designs fra eksempel 2. Det grundlæggende design ligner designet i eksempel 1. De største forskelle er til sammenligning i Driver Enable (En) -funktionen og ingen forbindelser mellem DO1, DO3, DO5, DO7 og DO10, som trækkes ned i dette design.

Trin 6: Designeksempel 3

Ligningerne for aktiveringssignalet og LED -drivsignalerne for det tredje eksempel, der genererer alternative LED -sekventielle tilføjelsesmønstre ved hjælp af skemaet i figur 2, er givet nedenfor.

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

I figur 11 og 12 vises Matrix-0 & 1 GreenPAK-designs fra eksempel 3. I dette design er der to separate Driver Enable Signals (En1 & En2) til Driver 1 & 2. Desuden er outputstifterne forbundet til output fra korrekt konfigurerede LUT'er.

Dette afslutter GreenPAK -designdelen i eksempel 1, eksempel 2 og eksempel 3.

Trin 7: Eksperimenteringsresultater

En bekvem måde at teste designene i eksempel 1, eksempel 2 og eksempel 3 på er eksperimentering og visuel inspektion. Den tidsmæssige adfærd for hvert skema analyseres ved hjælp af en logisk analysator, og resultaterne præsenteres i dette afsnit.

Figur 13 viser den tidsmæssige adfærd for forskellige udgangssignaler for eksempel 1, når indikatoren tændes (IND = 1). Det kan observeres, at signalerne for udgangsstifterne DO1-DO5 tændes i rækkefølge efter den anden, efter at en bestemt tidsperiode udløber i overensstemmelse med tabel 2. Mønsteret for de signaler, der tilføres stifterne DO6-DO10, er også ens. Driveraktiveringssignalet (En) tændes, når et af signalerne DO1-DO10 er tændt, og ellers er det slukket. Under animationen, når indikatorsignalet går lavt (IND = 0), tændes En- og DO10 -signalerne og forbliver logiske høje. Kort sagt opfylder resultaterne kravene og validerer de teoretiske forslag til eksempel 1.

I figur 14 er tidsdiagrammet for forskellige udgangssignaler for eksempel 2, med indikatorsignalet tændt (IND = 1), afbildet. Det observeres, at signalerne for udgangsstifterne DO1-DO5 tændes skiftevis i en rækkefølge efter et stykke tid i overensstemmelse med tabel 2. Stifterne DO1, DO3 og DO5 forbliver lave, hvorimod signalerne for DO2 og DO4 skiftevis drejer på sekventielt. De samme mønstre for DO6-DO10 observeres også (ikke vist i figuren på grund af et begrænset antal analysatorindgange). Når et af signalerne DO1-DO10 er tændt, tændes også signalet Driver Enable (En), som ellers forbliver slukket. Under hele animationen, når indikatorsignalet går lavt (IND = 0), tændes En- og DO10 -signalerne og forbliver logiske høje. Resultaterne opfylder nøjagtigt kravene og de teoretiske ideer til eksempel 2.

Figur 15 viser tidsdiagrammet for forskellige udgangssignaler for eksempel 3, med indikatorsignalet tændt (IND = 1). Det kan observeres, at signalerne for udgangsstifterne DO1-DO7 tænder som vist i tabel 2. Desuden fungerer pin DO9-signalet også i henhold til tabel 2 (ikke vist på figuren). Stifter DO2, DO4, DO6, DO8, DO10 forbliver lave. En1 bliver logisk højt, når et signal fra DO1, DO3 og DO5 er tændt, og En2 bliver logisk højt, når et signal fra DO7 og DO9 går højt. Under hele animationen, når indikatorsignalet er lavt (IND = 0), tændes alle output-signaler: En1, En2 og DO1-DO10 og forbliver logiske høje. Derfor kan det konkluderes, at resultaterne opfylder kravene og de teoretiske forslag til eksempel 3.

Konklusion

En detaljeret beskrivelse af forskellige bilsignalordninger med animation er blevet præsenteret. En passende Dialog CMIC SLG46620 blev valgt til denne applikation, da den også fås i TSSOP -pakke, som er tilrådelig til industrielle applikationer med hårde miljøer. To store ordninger, der anvender enkelt- og flerkanals bildrivere, præsenteres for at udvikle fleksible sekventielle LED -animationsmodeller. Passende Finite State Moore -maskinmodeller er udviklet til at generere de ønskede animationer. Til validering af den udviklede model er praktisk eksperimenter blevet udført. Det er fastslået, at funktionaliteten af de udviklede modeller stemmer overens med det teoretiske design.