„Pasidaryk pats“automobilių posūkio signalas su animacija: 7 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

Pastaruoju metu animaciniai priekiniai ir galiniai šviesos diodų modeliai tapo automobilių pramonės norma. Šie veikiantys šviesos diodų modeliai dažnai yra automobilių gamintojų prekės ženklas ir naudojami vizualiai estetikai. Animacijos gali būti skirtingų veikimo modelių ir gali būti įgyvendintos be jokio MCU, naudojant kelis atskirus IC.

Pagrindiniai tokių konstrukcijų reikalavimai yra šie: atkuriamas veikimas įprasto darbo metu, galimybė įjungti visus šviesos diodus, mažas energijos suvartojimas, išjungtas naudojamas LDO reguliatorius gedimo metu, prieš įjungiant LED tvarkyklę ir pan. Be to, reikalavimai gali skirtis iš vieno gamintojo į kitą. Be to, dažniausiai automobilių pramonėje TSSOP IC paprastai teikiama pirmenybė dėl jų tvirtumo, palyginti su QFN IC, nes žinoma, kad jie linkę į lydmetalio nuovargio problemas, ypač atšiaurioje aplinkoje. Laimei, šioje automobilių programoje „Dialog Semiconductor“siūlo tinkamą CMIC, būtent SLG46620, kurį galima įsigyti tiek QFN, tiek TSSOP paketuose.

Visi reikalavimai, taikomi animuotiems indikatoriaus šviesos diodų modeliams, šiuo metu yra įvykdyti automobilių pramonėje, naudojant atskirus IC. Tačiau CMIC suteikiamas lankstumo lygis yra neprilygstamas ir gali lengvai patenkinti įvairius kelių gamintojų reikalavimus, nekeičiant aparatūros dizaino. Be to, galima žymiai sumažinti PCB pėdsaką ir sutaupyti išlaidų.

Šioje instrukcijoje pateikiamas išsamus skirtingų animacinių indikatoriaus šviesos modelių, naudojant SLG46620, aprašymas.

Žemiau aprašėme veiksmus, kurių reikia norint suprasti, kaip sprendimas buvo užprogramuotas sukurti automobilių posūkio signalą su animacija. Tačiau, jei norite gauti programavimo rezultatą, atsisiųskite „GreenPAK“programinę įrangą, kad peržiūrėtumėte jau užpildytą „GreenPAK“dizaino failą. Prijunkite „GreenPAK Development Kit“prie kompiuterio ir paspauskite programą, kad sukurtumėte automobilių posūkio signalą su animacija.

1 žingsnis: Pramonės vertė

Posūkio signalų modeliai, parodyti šioje instrukcijoje, šiuo metu yra įdiegti automobilių pramonėje, naudojant daugybę atskirų IC, kad būtų galima kontroliuoti automobilių indikatorių šviesos diodų modelių seką. Pasirinktas CMIC SLG46620 pakeistų bent šiuos dabartinio pramoninio dizaino komponentus:

● 1 Nr. 555 laikmačio IC (pvz., TLC555QDRQ1)

● 1 Nr. „Johnson“skaitiklis (pvz., CD4017)

● 2 Nr. D tipo teigiamas kraštas suaktyvintas šleifas (pvz., 74HC74)

● 1 Nr. ARBA vartai (pvz., CAHCT1G32)

● Keli pasyvūs komponentai, pvz., Induktoriai, kondensatoriai, rezistoriai ir kt.

1 lentelėje pateikiamas sąnaudų pranašumas, gautas naudojant pasirinktą „Dialog CMIC“indikatorinių lempų nuoseklių posūkių signalų modeliams, palyginti su dabartiniu pramoniniu sprendimu.

Pasirinktas CMIC SLG46620 kainuotų mažiau nei 0,50 USD, todėl visos LED valdymo grandinės kaina gerokai sumažėja. Be to, taip pat galima žymiai sumažinti lyginamąjį PCB pėdsaką.

2 žingsnis: sistemos projektavimas

1 paveiksle pavaizduota pirmosios pasiūlytos schemos schema. Pagrindiniai schemos komponentai yra LDO įtampos reguliatorius, automobilių LED tvarkyklė, CMIC SLG46620, 11 loginio lygio MOSFET ir 10 šviesos diodų. LDO įtampos reguliatorius užtikrina, kad CMIC būtų tiekiama tinkama įtampa, o jei akumuliatoriaus įtampa nukristų nuo tam tikro lygio, CMIC atstatomas per PG („Power Good“) kaištį. Esant bet kokiai gedimo būsenai, kurią aptinka šviesos diodų tvarkyklė, LDO įtampos reguliatorius išjungiamas. SLG46620 CMIC generuoja skaitmeninius signalus, kad per MOSFET valdytų indikatoriaus posūkio diodus, pažymėtus 1-10. Be to, pasirinktas CMIC taip pat sukuria įjungimo signalą vieno kanalo tvarkyklei, kuri savo ruožtu varo MOSFET Q1, kad įkrautų tvarkyklę, veikiančią pastovios srovės režimu.

Taip pat galimas šios schemos variantas, kai naudojama kelių kanalų tvarkyklė, kaip parodyta 2 paveiksle. Šioje parinktyje kiekvieno kanalo važiavimo srovė sumažėja, palyginti su vieno kanalo tvarkykle.

3 žingsnis: „GreenPak“dizainas

Tinkamas būdas pasiekti lanksčių indikatorinių šviesos diodų modelių tikslą yra naudoti Finite State Machine (FSM) koncepciją. „Dialog“puslaidininkiai suteikia keletą CMIC, kuriuose yra įmontuotas ASM blokas. Tačiau, deja, visi tie CMIC, kurie yra prieinami QFN paketuose, nerekomenduojami atšiauriai aplinkai. Taigi pasirenkamas SLG46620, kuris yra tiek QFN, tiek TSSOP pakuotėse.

Pateikiami trys trijų skirtingų LED animacijų pavyzdžiai. Pirmuosiuose dviejuose pavyzdžiuose mes svarstome vieno kanalo tvarkyklę, kaip parodyta 1 paveiksle. Trečiajame pavyzdyje darome prielaidą, kad yra kelių kanalų tvarkyklės, kaip parodyta 2 paveiksle, ir kiekvienas kanalas naudojamas atskiram šviesos diodui valdyti. Kitus modelius taip pat galima gauti naudojant tą pačią koncepciją.

Pirmajame dizaino pavyzdyje šviesos diodai nuo 1 iki 10 įjungiami vienas po kito, kai pasibaigia tam tikras programuojamas laikotarpis, kaip parodyta 3 paveiksle.

Antrame dizaino pavyzdyje iš eilės pridedami 2 šviesos diodai, kaip parodyta 4 paveiksle.

5 paveiksle pavaizduota, kaip pakaitiniai šviesos diodai yra nuosekliai pridedami prie trečiojo siūlomo dizaino modelio.

Kadangi SLG46620 nėra įmontuoto ASM bloko, baigtinė būsenos „Moore“mašina sukurta naudojant turimus blokus, būtent skaitiklį, DFF ir LUT. 16 būsenų „Moore“mašina sukurta naudojant trijų pavyzdžių 2 lentelę. 2 lentelėje pateikti visi dabartinės ir kitos būsenos bitai. Be to, pateikiami visų išvesties signalų bitai. Iš 2 lentelės kitos būsenos lygtys ir visi išėjimai įvertinami dabartinės būsenos bitais.

4 bitų „Moore Machine“kūrimo pagrindas yra 4 DFF blokai. Kiekvienas DFF blokas funkciškai reiškia vieną bitą iš keturių bitų: ABCD. Kai indikatoriaus signalas yra aukštas (atitinka įjungto indikatoriaus jungiklį), kiekvieno laikrodžio impulso metu reikia pereiti iš vienos būsenos į kitą, taip sukuriant skirtingus šviesos diodų modelius. Kita vertus, kai indikatoriaus signalas yra žemas, tikslas yra stacionarus modelis, kuriame yra visi šviesos diodai kiekviename dizaino pavyzdyje.

3 paveiksle parodyta kiekvieno pavyzdžio sukurtos 4 bitų (ABCD) „Moore“mašinos funkcionalumas. Pagrindinė tokios FSM kūrimo idėja yra pavaizduoti kiekvieną kitos būsenos bitą, įjungimo signalą ir kiekvieną išvesties kaiščio signalą (priskirtą šviesos diodams) pagal esamą būseną. Čia prisideda LUT. Visi 4 dabartinės būsenos bitai tiekiami skirtingiems LUT, kad iš esmės pasiektų reikiamą signalą kitoje būsenoje laikrodžio impulso krašte. Laikrodžio impulsui skaitiklis sukonfigūruotas taip, kad užtikrintų tinkamą impulsų srautą.

Kiekviename pavyzdyje kiekvienas kitos būsenos bitas įvertinamas pagal esamą būseną, naudojant šias lygtis, gautas iš „K-Maps“:

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

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

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

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

kur IND reiškia indikatoriaus signalą.

Išsami informacija apie kiekvieną iš trijų pavyzdžių pateikiama žemiau.

4 žingsnis: 1 projektavimo pavyzdys

Įjungimo signalo ir šviesos diodų važiavimo signalų lygtys 1 pavyzdyje, kai kiekvienas šviesos diodas įsijungia nuosekliai, naudojant 1 paveiksle pateiktą schemą, yra parodyta žemiau.

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

7 paveiksle parodyta 1 pavyzdžio „Matrix-0 GreenPAK“konstrukcija. 4 DFF naudojami 4 bitų „Moore“mašinai kurti. DFF su atstatymo galimybe (3 iš „Matrix-0“ir 1 iš „Matrix-1“) parenkami taip, kad būtų galima patogiai atstatyti „Moore Machine“. Skaitiklis, kurio tinkamas laikotarpis yra 72 mS, yra sukonfigūruotas pakeisti mašinos būseną po kiekvieno laikotarpio. LUT su atitinkama konfigūracija naudojami DFF įvesties, vairuotojo įjungimo signalo (En) ir išvesties kaiščių funkcijoms išvesti: DO1-DO10.

Matricoje, parodyta 8 paveiksle, likę „GreenPAK“ištekliai yra naudojami projektavimui užbaigti naudojant anksčiau aprašytą metodiką. Skaičiai yra tinkamai pažymėti, kad būtų aiškiau.

5 žingsnis: 2 projektavimo pavyzdys

Antrojo pavyzdžio įjungimo signalo ir šviesos diodų važiavimo signalų lygtys su dviem šviesos diodais pridedant nuoseklųjį modelį pagal 1 paveiksle pateiktą schemą yra tokios, kaip parodyta žemiau.

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

9 ir 10 paveiksluose pateikiami 2 pavyzdžio „Matrix-0 & 1 GreenPAK“dizainai. Pagrindinis dizainas yra panašus į 1 pavyzdžio dizainą. Pagrindiniai skirtumai, palyginus, yra vairuotojo įjungimo (En) funkcijoje ir jokių DO1, DO3, DO5, DO7 ir DO10 jungčių, kurios šiame modelyje yra ištrauktos.

6 žingsnis: 3 projektavimo pavyzdys

Toliau pateikiamos įjungimo signalo ir šviesos diodų važiavimo signalų lygtys, pateiktos 3 pavyzdyje, kuriant alternatyvų LED nuoseklaus pridėjimo modelį, naudojant 2 paveiksle pateiktą schemą.

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

11 ir 12 paveiksluose pateikiami 3 pavyzdžio „Matrix-0 & 1 GreenPAK“dizainai. Šioje konstrukcijoje yra du atskiri tvarkyklės įjungimo signalai (En1 ir En2) 1 ir 2 tvarkyklėms. Be to, išvesties kaiščiai yra prijungti prie tinkamai sukonfigūruotų LUT išėjimų.

Tuo baigiama 1 pavyzdžio, 2 ir 3 pavyzdžio „GreenPAK“dizaino dalis.

7 žingsnis: eksperimento rezultatai

Patogus būdas išbandyti 1, 2 ir 3 pavyzdžių dizainą yra eksperimentai ir vizualinis patikrinimas. Kiekvienos schemos laikinas elgesys analizuojamas naudojant loginį analizatorių ir rezultatai pateikiami šiame skyriuje.

13 paveiksle parodyta skirtingų išvesties signalų laikina elgsena 1 pavyzdyje, kai indikatorius įjungiamas (IND = 1). Galima pastebėti, kad išvesties kaiščių DO1-DO5 signalai paeiliui įsijungia po kito, pasibaigus nustatytam laikotarpiui pagal 2 lentelę. Sraigtų, pateiktų kaiščiams DO6-DO10, schema taip pat yra panaši. Vairuotojo įgalinimo (En) signalas įsijungia, kai įjungiamas bet kuris DO1-DO10 signalas, o kitu atveju jis yra išjungtas. Animacijos metu, kai indikatoriaus signalas sumažėja (IND = 0), En ir DO10 signalai įsijungia ir išlieka logiškai aukšti. Trumpai tariant, rezultatai atitinka reikalavimus ir patvirtina 1 pavyzdžio teorinius pasiūlymus.

14 paveiksle pavaizduota skirtingų išvesties signalų laiko schema 2 pavyzdyje, kai indikatoriaus signalas įjungtas (IND = 1). Pastebėta, kad išvesties kaiščių DO1-DO5 signalai pakaitomis įjungiami iš eilės po tam tikro laiko, laikantis 2 lentelės. Smeigtukai DO1, DO3 ir DO5 išlieka žemi, o DO2 ir DO4 signalai pakaitomis sukasi paeiliui. Taip pat pastebimi tie patys DO6-DO10 modeliai (neparodyta paveikslėlyje dėl riboto analizatoriaus įėjimų skaičiaus). Kai įjungiamas bet kuris DO1-DO10 signalas, taip pat įsijungia vairuotojo įjungimo (En) signalas, kuris priešingu atveju lieka išjungtas. Animacijos metu, kai indikatoriaus signalas sumažėja (IND = 0), En ir DO10 signalai įsijungia ir išlieka logiškai aukšti. Rezultatai tiksliai atitinka 2 pavyzdžio reikalavimus ir teorines idėjas.

15 paveiksle parodyta skirtingų išvesties signalų laiko schema 3 pavyzdyje, kai indikatoriaus signalas įjungtas (IND = 1). Galima pastebėti, kad išvesties kaiščių DO1-DO7 signalai įsijungia, kaip parodyta 2 lentelėje. Be to, kaiščio DO9 signalas taip pat veikia pagal 2 lentelę (neparodyta paveikslėlyje). Smeigtukai DO2, DO4, DO6, DO8, DO10 išlieka žemi. En1 tampa logiškai aukštas, kai įjungiamas signalas iš DO1, DO3 ir DO5, o En2 tampa aukštas, kai signalas iš DO7 ir DO9 pakyla aukštai. Viso animacijos metu, kai indikatoriaus signalas sumažėja (IND = 0), visi išvesties signalai: En1, En2 ir DO1-DO10 įsijungia ir išlieka logiškai aukšti. Todėl galima daryti išvadą, kad rezultatai atitinka 3 pavyzdžio reikalavimus ir teorinius pasiūlymus.

Išvada

Pateiktas išsamus įvairių automobilių posūkių signalų schemų su animacija aprašymas. Šiai programai buvo pasirinktas tinkamas „Dialog CMIC SLG46620“, nes jis taip pat pateikiamas TSSOP pakuotėje, kuri patartina atšiauriai aplinkai pramonėje. Pateikiamos dvi pagrindinės schemos, naudojant vieno ir kelių kanalų automobilių vairuotojus, siekiant sukurti lanksčius nuoseklius LED animacijos modelius. Norint sukurti norimą animaciją, yra sukurti tinkami „Finite State Moore Machine“modeliai. Norint patvirtinti sukurtą modelį, buvo atlikti patogūs eksperimentai. Nustatyta, kad sukurtų modelių funkcionalumas atitinka teorinį projektą.