Анимациямен DIY автокөліктің бұрылу сигналы: 7 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Жақында алдыңғы және артқы жарықдиодты анимациялық индикаторлар автомобиль өнеркәсібінде қалыпты жағдайға айналды. Бұл жарықдиодты үлгілер көбінесе автомобиль өндірушілерінің сауда белгісін білдіреді және визуалды эстетика үшін де қолданылады. Анимация әр түрлі жұмыс үлгілерінде болуы мүмкін және бірнеше дискретті IC көмегімен кез келген MCU -сыз орындалуы мүмкін.

Мұндай конструкцияларға қойылатын негізгі талаптар: қалыпты жұмыс кезінде қайталанатын өнімділік, барлық светодиодтарды қосу мүмкіндігі, қуатты аз тұтыну, ақаулық кезінде LDO реттегішін өшіру, жарықдиодты драйверді қосудан бұрын жүктеу және т.б. Қосымша талаптар әр түрлі болуы мүмкін. бір өндірушіден екіншісіне. Сонымен қатар, әдетте автокөліктік қосымшаларда TSSOP IC -тері QFN IC -мен салыстырғанда беріктігіне байланысты артықшылыққа ие болады, өйткені олар қатал ортада дәнекерлеу шаршауына бейім. Бақытымызға орай, бұл автокөлік қосымшасы үшін Dialog Semiconductor QFN және TSSOP пакеттерінде қол жетімді SLG46620 сәйкес CMIC ұсынады.

Жарық диодты анимациялық үлгілеріне қойылатын барлық талаптар қазіргі уақытта автомобиль өнеркәсібінде дискретті АЖ көмегімен орындалады. Дегенмен, CMIC ұсынатын икемділік деңгейі теңдесі жоқ және аппараттық дизайнды өзгертпестен бірнеше өндірушілердің әр түрлі талаптарын оңай қанағаттандыра алады. Сонымен қатар, ПХД ізін айтарлықтай төмендетуге және шығындарды үнемдеуге қол жеткізілді.

Бұл нұсқаулықта SLG46620 көмегімен әр түрлі анимациялық индикаторлық жарық үлгілеріне жетудің толық сипаттамасы берілген.

Төменде біз анимациямен автокөліктің бұрылу сигналын жасау үшін шешім қалай бағдарламаланғанын түсіну үшін қажет қадамдарды сипаттадық. Алайда, егер сіз бағдарламалаудың нәтижесін алғыңыз келсе, GreenPAK бағдарламалық жасақтамасын жүктеп алып, аяқталған GreenPAK дизайн файлын қараңыз. GreenPAK әзірлеу жинағын компьютерге қосыңыз және анимациямен автокөліктің бұрылу сигналын жасау үшін бағдарламаны басыңыз.

1 -қадам: өнеркәсіптік мән

Осы Нұсқаулықта көрсетілген бұрылыс сигналының үлгілері қазіргі уақытта автомобиль индустриясында жарық диодты автокөлік индикаторларының реттілігін бақылау үшін бірнеше дискретті АЖ көмегімен жүзеге асырылады. Таңдалған CMIC SLG46620 қазіргі өнеркәсіптік үлгідегі кем дегенде келесі компоненттерді алмастырады:

● 1 № 555 Таймер IC (мысалы, TLC555QDRQ1)

● 1 № Johnson Counter (мысалы, CD4017)

● 2-ші нөмір D-позитивті-қырлы-триггерлі флип-флоп (мысалы, 74HC74)

● 1 № НЕМЕСЕ қақпа (мысалы, CAHCT1G32)

● Бірнеше пассивті компоненттер: индукторлар, конденсаторлар, резисторлар және т.

1 -кестеде ағымдағы өнеркәсіптік шешіммен салыстырғанда, индикаторлық жарықтың бірізділікпен бұрылу сигналының үлгілері үшін таңдалған Dialog CMIC көмегімен алынған шығындардың артықшылығы келтірілген.

Таңдалған CMIC SLG46620 бағасы 0,50 доллардан төмен болады, сондықтан жарықдиодты басқару схемасының жалпы құны айтарлықтай төмендейді. Сонымен қатар, ПХД іздерін салыстырмалы түрде азайтуға қол жеткізілді.

2 -қадам: Жүйелік дизайн

1 -суретте бірінші ұсынылған схеманың диаграммасы көрсетілген. Схеманың негізгі компоненттеріне LDO кернеу реттегіші, автомобильдегі жарықдиодты драйвер, CMIC SLG46620, логикалық деңгейдегі 11 MOSFET және 10 жарық диоды кіреді. LDO кернеу реттегіші CMIC -ке тиісті кернеудің берілуін қамтамасыз етеді және егер батарея кернеуі белгілі бір деңгейден төмен түссе, CMIC PG (Power Good) түйреуіші арқылы қалпына келтіріледі. Жарықдиодты драйвер анықтаған кез келген ақаулық жағдайында LDO кернеу реттегіші ажыратылады. SLG46620 CMIC цифрлық сигналдарды MOSFET арқылы 1-10 таңбалы индикаторлы жарықдиодты шығару үшін жасайды. Сонымен қатар, таңдалған CMIC бір арналы драйверге қосылу сигналын шығарады, ол өз кезегінде тұрақты ток режимінде жұмыс істейтін драйверді жүктеу үшін MOSFET Q1 жүргізеді.

Бұл схеманың нұсқасы 2 -суретте көрсетілгендей бірнеше арналы драйвер қолданылған жағдайда да мүмкін. Бұл опцияда бір арналы драйвермен салыстырғанда әр арнаның қозғалу тогы азаяды.

3 -қадам: GreenPak дизайны

Жарықдиодты икемді индикаторлардың мақсатына жетудің қолайлы әдісі - бұл соңғы күй машинасы (FSM) тұжырымдамасын қолдану. Диалогтық жартылай өткізгіш қондырылған ASM блогын қамтитын бірнеше CMIC ұсынады. Өкінішке орай, QFN пакеттерінде қол жетімді CMIC -тің бәрі қатал орта үшін ұсынылмайды. Сондықтан SLG46620 таңдалады, ол QFN және TSSOP қаптамасында да бар.

Үш түрлі жарықдиодты анимация үшін үш мысал келтірілген. Алғашқы екі мысал үшін біз 1 -суретте көрсетілгендей бір арналы драйверді қарастырамыз. Үшінші мысалда, 2 -суретте көрсетілгендей, бірнеше арналы драйверлер бар деп есептейміз және әрбір арна бөлек жарықдиодты жарықдиодты жүргізуге арналған. Дәл осы тұжырымдаманың көмегімен басқа үлгілерді алуға болады.

Бірінші мысалда 1-ден 10-ға дейінгі светодиодтар 3-суретте көрсетілгендей белгілі бір бағдарламаланатын уақыт кезеңі аяқталғаннан кейін бірінен соң бірі қосылады.

Екінші мысал дизайнында 2 -светодиод 4 -суретте көрсетілгендей үлгі бойынша дәйекті түрде қосылады.

5 -суретте үшінші ұсынылған конструкцияның үлгісіне баламалы жарық диодтары қалай қосылатыны суреттелген.

SLG46620 жүйесінде кіріктірілген ASM блогы болмағандықтан, ақырғы күйдегі Мур машинасы қол жетімді блоктарды, атап айтқанда, есептегіштерді, DFF және LUT-ты қолдана отырып әзірленді. Үш мысал үшін 2 -кестенің көмегімен 16 күйлі Мур машинасы жасалған. 2 -кестеде қазіргі күй мен келесі күйдің барлық биттері берілген. Сонымен қатар, барлық шығыс сигналдарының биттері де берілген. 2 -кестеден келесі күйдің теңдеулері мен барлық нәтижелер ағымдағы күй биттері бойынша бағаланады.

4-разрядты Мур машинасының дамуында 4 DFF блогы орналасқан. Әрбір DFF блогы функционалды түрде төрт биттің бір битін көрсетеді: ABCD. Индикатор сигналы жоғары болған кезде (қосулы индикатор қосқышына сәйкес), әр сағат импульсінде бір күйден келесі күйге өту қажет, осылайша нәтижесінде түрлі жарықдиодты үлгілер пайда болады. Екінші жағынан, индикатор сигналы төмен болғанда, әр дизайн үлгісінде барлық жарық диодтары қосулы тұрған стационарлық үлгі мақсат болып табылады.

3-суретте әрбір мысал үшін әзірленген 4-разрядты (ABCD) Мур машинасының функционалдығы көрсетілген. Мұндай FSM -ді дамытудың негізгі идеясы - келесі күйдің әрбір разрядын, қосу сигналын және әрбір шығыс түйреуіш сигналын (светодиодтар үшін тағайындалған) қазіргі күйде көрсету. Бұл жерде LUTs үлес қосады. Қалыпты күйдегі барлық 4 биттік сигнал импульстің шетінде келесі күйде қажетті сигналға жету үшін әр түрлі LUT -ке беріледі. Сағат импульсі үшін есептегіш қолайлы кезеңмен импульстік пойызды қамтамасыз ететін етіп конфигурацияланған.

Әрбір мысал үшін келесі күйдің әрбір биті K-Maps-тен алынған келесі теңдеулерді қолдана отырып, қазіргі күй бойынша бағаланады:

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'

мұндағы IND индикаторлық сигналды білдіреді.

Үш мысалдың әрқайсысы туралы толығырақ төменде келтірілген.

4 -қадам: Дизайн мысалы 1

1 -суреттегі схеманы қолдана отырып, әрбір светодиодты дәйекті түрде қосқанда, бірінші мысалдағы қосу сигналының және жарықдиодты жарықдиодты сигналдардың теңдеулері төменде көрсетілген.

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-суретте 1-мысалдың Matrix-0 GreenPAK дизайны көрсетілген. 4 биттік Мур машинасын жасау үшін 4 DFF қолданылады. Қалпына келтіру параметрі бар DFF файлдары (Matrix-0-ден 3 және Matrix-1-ден 1) Мур машинасын ыңғайлы түрде қалпына келтіру үшін таңдалады. 72 мС сәйкес уақыт кезеңі бар есептегіш әр кезеңнен кейін машинаның күйін өзгертуге арналған. Сәйкес конфигурациялары бар LUTs DFF кірістері, драйверді қосу сигналы (En) және шығыс түйреуіштері үшін функцияларды алу үшін қолданылады: DO1-DO10.

8 -суретте көрсетілген матрицада GreenPAK -тың қалған ресурстары жоғарыда сипатталған әдістемені қолдана отырып дизайнды аяқтау үшін пайдаланылады. Көрсеткіштер түсінікті болу үшін тиісті түрде таңбаланған.

5 -қадам: Дизайн мысалы 2

1 -суреттегі схеманы қолдана отырып, екі светодиодты дәйекті түрде қосатын 2 -ші мысалдағы қосылу сигналының және жарықдиодты жарықдиодты сигналдардың теңдеулері төменде көрсетілгендей.

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-сурет пен 10-суретте 2-мысалдың Matrix-0 & 1 GreenPAK конструкциялары ұсынылған. Негізгі дизайн 1 -мысал дизайнына ұқсас. Негізгі айырмашылықтар Driver Enable (En) функциясында және DO1, DO3, DO5, DO7 және DO10 байланыстарында жоқ, олар осы дизайнда шығарылады.

6 -қадам: Дизайн мысалы 3

2 -суреттегі схеманы қолдана отырып, баламалы жарық диодты тізбекті қосу үлгісін генерациялайтын 3 -ші мысал үшін қосу сигналының және жарықдиодты жарықдиодты сигналдардың теңдеулері төменде келтірілген.

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 А.

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-сурет пен 12-суретте 3-мысалдың Matrix-0 & 1 GreenPAK конструкциялары ұсынылған. Бұл дизайнда 1 және 2 -драйверлер үшін драйверді қосатын екі бөлек сигнал бар (En1 & En2). Сонымен қатар шығыс түйреуіштері тиісті түрде конфигурацияланған LUT шығысына қосылады.

Бұл 1 -мысал, 2 -мысал және 3 -мысалдың GreenPAK дизайн бөлігін аяқтайды.

7 -қадам: Эксперимент нәтижелері

1 -мысал, 2 -мысал және 3 -мысалдың конструкцияларын тексерудің ыңғайлы әдісі - эксперимент және визуалды тексеру. Әр схеманың уақытша әрекеті логикалық анализатор көмегімен талданады және нәтижелері осы бөлімде берілген.

13 -суретте индикатор қосылған сайын (IND = 1) 1 -мысал үшін әр түрлі шығу сигналдарының уақытша әрекеті көрсетілген. DO1-DO5 шығыс түйреуіштері үшін сигналдар 2-кестеге сәйкес белгіленген уақыт аяқталғаннан кейін бірінен кейін бірі қосылатынын байқауға болады. Драйверді қосу (En) сигналы DO1-DO10 сигналдарының кез келгені қосылған кезде қосылады, әйтпесе ол сөнеді. Анимация кезінде индикатор сигналы төмендеген сайын (IND = 0) En және DO10 сигналдары қосылады және логикалық жоғары болып қалады. Қысқаша айтқанда, нәтижелер талаптарға сәйкес келеді және 1 -мысал бойынша теориялық ұсыныстарды растайды.

14 -суретте индикатор сигналы қосылған (IND = 1) 2 -мысал үшін әр түрлі шығу сигналдарының уақыт диаграммасы бейнеленген. DO1-DO5 шығыс түйреуіштері үшін сигналдар 2-кестеге сәйкес біраз уақыт өткеннен кейін кезекпен қосылады. DO1, DO3 және DO5 түйреуіштері төмен болып қалады, ал DO2 мен DO4 сигналдары кезекпен бұрылады. ретімен DO6-DO10 үшін бірдей үлгілер де байқалады (анализатор кірістерінің шектеулі болуына байланысты суретте көрсетілмеген). DO1-DO10 сигналдарының кез келгені қосулы болған кезде, драйверді қосу (En) сигналы қосылады, ол басқаша өшеді. Анимация кезінде индикатор сигналы төмендеген сайын (IND = 0) En және DO10 сигналдары қосылады және логикалық жоғары болып қалады. Нәтижелер 2 -мысалдың талаптары мен теориялық идеяларына дәл сәйкес келеді.

15 -суретте индикаторлық сигнал қосылған кезде (IND = 1) 3 -мысал үшін әр түрлі шығу сигналдарының уақыт диаграммасы көрсетілген. DO1-DO7 шығыс түйреуіштері 2-кестеде көрсетілгендей қосылатынын байқауға болады. Сонымен қатар DO9 түйреуіш сигналы 2-кестеге сәйкес әрекет етеді (суретте көрсетілмеген). DO2, DO4, DO6, DO8, DO10 түйреуіштері төмен болып қалады. DO1, DO3 және DO5 сигналдары қосылған кезде En1 логикалық жоғарыға айналады, ал DO2 мен DO9 сигналдары жоғарылаған кезде En2 логикалық жоғарыға айналады. Бүкіл анимация кезінде индикатор сигналы төмендеген сайын (IND = 0) барлық шығыс сигналдары қосылады: En1, En2 және DO1-DO10 логикалық жоғары күйінде қалады. Демек, нәтижелер 3 -мысалға қойылатын талаптар мен теориялық ұсыныстарға сәйкес келеді деп қорытынды жасауға болады.

Қорытынды

Анимациясы бар автокөліктің бұрылу сигналдарының әр түрлі схемаларының толық сипаттамасы ұсынылды. Бұл бағдарлама үшін қолайлы CMIC SLG46620 диалогы таңдалды, себебі ол TSSOP пакетінде бар, ол қатал ортадағы өнеркәсіптік қосымшалар үшін қолайлы. Бір және көп каналды автомобиль драйверлерін қолданатын екі негізгі схема жарықдиодты анимацияның икемді модельдерін жасау үшін ұсынылған. Қажетті анимацияларды жасау үшін Finite State Moore машинасының тиісті үлгілері әзірленген. Әзірленген модельді тексеру үшін ыңғайлы эксперимент жүргізілді. Әзірленген модельдердің функционалдығы теориялық дизайнмен сәйкес келетіні анықталды.