Uradi sam znak za skretanje automobila sa animacijom: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Nedavno su animirani LED prednji i stražnji LED uzorci postali norma u automobilskoj industriji. Ovi LED uzorci za trčanje često predstavljaju zaštitni znak proizvođača automobila, a koriste se i za vizualnu estetiku. Animacije mogu biti različitih izvedbi i mogu se implementirati bez ikakvog MCU -a koristeći nekoliko diskretnih IC -ova.

Glavni zahtjevi takvih dizajna su: reproducibilne performanse tijekom normalnog rada, mogućnost prisilnog uključivanja svih LED dioda, niska potrošnja energije, onemogućavanje korištenog LDO regulatora za vrijeme kvara, učitavanje LED upravljačkog programa prije nego što se omogući itd. Zahtjevi mogu varirati od jednog proizvođača do drugog. Štoviše, obično se u automobilskim aplikacijama TSSOP IC -ovi obično preferiraju zbog njihove robusnosti u usporedbi s QFN IC -ovima jer je poznato da su skloni problemima zamora lemljenja, posebno u teškim okruženjima. Na sreću za ovu automobilsku aplikaciju, Dialog Semiconductor pruža odgovarajući CMIC, naime SLG46620, dostupan u QFN i TSSOP paketima.

Svi zahtjevi za animirane LED indikatore trenutno su ispunjeni u automobilskoj industriji koristeći diskretne IC -ove. Međutim, nivo fleksibilnosti koji pruža CMIC je bez premca i lako može zadovoljiti različite zahtjeve nekoliko proizvođača bez ikakvih promjena u dizajnu hardvera. Osim toga, postiže se i značajno smanjenje otiska PCB -a i ušteda troškova.

U ovom Instructable -u je predstavljen detaljan opis postizanja različitih animiranih indikatorskih svjetlosnih uzoraka pomoću SLG46620.

U nastavku smo opisali korake potrebne za razumijevanje načina na koji je rješenje programirano za stvaranje automobilskih pokazivača smjera s animacijom. Međutim, ako samo želite dobiti rezultat programiranja, preuzmite GreenPAK softver da biste vidjeli već završenu GreenPAK datoteku za dizajn. Priključite GreenPAK Development Kit na svoje računalo i hit program za kreiranje automobilskih pokazivača smjera sa animacijom.

Korak 1: Vrijednost industrije

Obrasci pokazivača smjera prikazani u ovom Uputstvu trenutno su implementirani u automobilskoj industriji koristeći niz diskretnih IC -ova za kontrolu redoslijeda LED uzoraka automobilskih indikatora. Odabrani CMIC SLG46620 zamijenio bi barem sljedeće komponente u trenutnom industrijskom dizajnu:

● 1 br. 555 Tajmer IC (npr. TLC555QDRQ1)

● 1 br. Johnsonov brojač (npr. CD4017)

● 2 br. Japanke sa pozitivnim ivicama pokrenute D-vrste (npr. 74HC74)

● 1 Ne ILI kapija (npr. CAHCT1G32)

● Nekoliko pasivnih komponenti, tj. Induktora, kondenzatora, otpornika itd.

Tablica 1 daje troškovnu prednost dobivenu korištenjem odabranog Dialog CMIC -a za uzorke sekvencijalnih pokazivača smjera pokazivača u odnosu na trenutno industrijsko rješenje.

Odabrani CMIC SLG46620 koštao bi manje od 0,50 USD, pa se ukupni trošak LED upravljačkog kruga značajno smanjuje. Osim toga, postignuto je i značajno uporedno smanjenje otiska PCB -a.

Korak 2: Dizajn sistema

Slika 1 prikazuje dijagram prve predložene sheme. Glavne komponente sheme uključuju LDO regulator napona, automobilski LED upravljački program, CMIC SLG46620, 11 MOSFET-ova na logičkom nivou i 10 LED-a. LDO regulator napona osigurava da se CMIC -u osigura odgovarajući napon, a ako napon baterije padne s određene razine, CMIC se resetira preko PG (Power Good) pina. Za vrijeme bilo kakvog stanja greške, koje otkrije LED upravljački program, LDO regulator napona se onemogućuje. SLG46620 CMIC generira digitalne signale za pokretanje LED dioda pokazivača označenih 1-10 kroz MOSFET-ove. Štaviše, izabrani CMIC takođe proizvodi signal za omogućavanje jednokanalnog upravljačkog programa koji zauzvrat pokreće MOSFET Q1 radi učitavanja upravljačkog programa u režimu konstantne struje.

Moguća je i varijanta ove sheme, gdje se koristi višekanalni upravljački program, kao što je prikazano na slici 2. U ovoj opciji, pogonska struja svakog kanala se smanjuje u usporedbi s jednokanalnim upravljačkim programom.

Korak 3: GreenPak dizajn

Pogodan način za postizanje cilja fleksibilnih indikatorskih LED uzoraka je upotreba koncepta Finite State Machine (FSM). Poluvodički dijalog pruža nekoliko CMIC-ova koji sadrže ugrađeni ASM blok. Međutim, nažalost, svi ti CMIC -ovi dostupni u QFN paketima ne preporučuju se u teškim okruženjima. Stoga je odabran SLG46620 koji je dostupan i u QFN i u TSSOP pakiranju.

Predstavljena su tri primjera za tri različite LED animacije. Za prva dva primjera razmatramo jednokanalni upravljački program kako je prikazano na slici 1. Za treći primjer pretpostavljamo da je na raspolaganju više upravljačkih programa kanala, kao što je prikazano na slici 2, a svaki kanal se koristi za pogon zasebne LED diode. Pomoću istog koncepta mogu se dobiti i drugi obrasci.

U prvom primjeru dizajna, LED diode od 1-10 se sekvencijalno pale jedna za drugom nakon što istekne određeni vremenski period koji se može programirati, kao što je prikazano na slici 3.

U drugom primjeru dizajna, 2 LED se sekvencijalno dodaju u uzorak kao što je prikazano na slici 4.

Slika 5 prikazuje kako se zamjenske LED diode sekvencijalno dodaju u uzorak u trećem predloženom dizajnu.

Budući da u SLG46620 ne postoji ugrađeni blok ASM-a, razvijena je mašina za konačna stanja Moore koristeći dostupne blokove, naime brojač, DFF-ove i LUT-ove. Mooreova mašina sa 16 stanja razvijena je pomoću Tablice 2 za tri primjera. U Tabeli 2 dati su svi bitovi trenutnog stanja i sljedećeg stanja. Štaviše, takođe su obezbeđeni bitovi za sve izlazne signale. Iz tablice 2 jednadžbe sljedećeg stanja i svi izlazi se procjenjuju u smislu bitova sadašnjeg stanja.

U osnovi razvoja 4-bitne Moore mašine su 4 DFF bloka. Svaki DFF blok funkcionalno predstavlja jedan bit od četiri bita: ABCD. Kada je signal indikatora visok (što odgovara prekidaču indikatora uključenosti), pri svakom taktu impulsa potreban je prijelaz iz jednog stanja u sljedeće, čime se kao rezultat stvaraju različiti LED uzorci. S druge strane, kada je signal indikatora slab, cilj je stacionarni uzorak sa svim LED diodama u svakom primjeru dizajna.

Slika 3 prikazuje funkcionalnost razvijene 4-bitne (ABCD) Moore mašine za svaki primjer. Osnovna ideja razvoja takvog FSM -a je prikazati svaki bit sljedećeg stanja, signal za omogućavanje i svaki signal izlaznog pina (dodijeljen LED -ima) u smislu trenutnog stanja. Tu LUT -i doprinose. Sva 4 bita sadašnjeg stanja dovode se u različite LUT -ove kako bi se u osnovi postigao potrebni signal u sljedećem stanju na rubu takta. Za taktni impuls brojač je konfiguriran da daje niz impulsa s odgovarajućim periodom.

Za svaki primjer, svaki bit sljedećeg stanja se procjenjuje u smislu trenutnog stanja koristeći sljedeće jednadžbe izvedene iz K-karata:

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'

gdje IND predstavlja signal indikatora.

Dodatni detalji svakog od tri primjera dati su u nastavku.

Korak 4: Primjer dizajna 1

Jednačine omogućavanja signala i LED pogonskih signala za prvi primjer, pri čemu se svaka LED sekvencijalno uključuje prema shemi na slici 1, su prikazane u nastavku.

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 slici 7 prikazan je Matrix-0 GreenPAK dizajn primjera 1. 4 DFF-a se koriste za razvoj 4-bitne Moore mašine. DFF-ovi s opcijom resetiranja (3 iz Matrix-0 i 1 iz Matrix-1) su odabrani tako da se Mooreova mašina može prikladno resetirati. Brojač, sa odgovarajućim vremenskim periodom od 72 mS, konfigurisan je da menja stanje mašine nakon svakog perioda. LUT-ovi s odgovarajućim konfiguracijama koriste se za izvođenje funkcija za ulaze DFF-a, signal za omogućavanje upravljačkog programa (En) i izlazne pinove: DO1-DO10.

U Matrici prikazanoj na slici 8, ostali resursi GreenPAK -a koriste se za dovršetak dizajna primjenom ranije opisane metodologije. Brojke su prikladno označene radi jasnoće.

Korak 5: Primjer dizajna 2

Jednadžbe omogućavajućeg signala i LED pogonskih signala za drugi primjer, s dvije LED diode koje dodaju sekvencijalni uzorak koristeći shemu na slici 1, su prikazane u nastavku.

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 slikama 9 i 10 prikazani su Matrix-0 & 1 GreenPAK dizajni iz primjera 2. Osnovni dizajn sličan je dizajnu iz primjera 1. Za razliku od toga, glavne razlike su u funkciji Driver Enable (En) i nema veza DO1, DO3, DO5, DO7 i DO10, koje su povučene u ovom dizajnu.

Korak 6: Primjer dizajna 3

Jednačine omogućavanja signala i LED pogonskih signala za 3. primjer, generirajući alternativni uzorak sekvencijalnog sabiranja LED -a prema shemi na slici 2, dane su u nastavku.

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 slikama 11 i 12 prikazani su Matrix-0 & 1 GreenPAK dizajni iz primjera 3. U ovom dizajnu postoje dva odvojena signala za omogućavanje upravljačkog programa (En1 & En2) za upravljačke programe 1 i 2. Štaviše, izlazni pinovi su povezani sa izlazima odgovarajuće konfigurisanih LUT -ova.

Ovim se završava dio dizajna GreenPAK -a iz primjera 1, primjera 2 i primjera 3.

Korak 7: Rezultati eksperimentiranja

Pogodan način testiranja dizajna iz primjera 1, primjera 2 i primjera 3 je eksperimentiranje i vizualni pregled. Vremensko ponašanje svake sheme analizira se pomoću logičkog analizatora, a rezultati su prikazani u ovom odjeljku.

Slika 13 prikazuje vremensko ponašanje različitih izlaznih signala za Primjer 1 kad god je indikator uključen (IND = 1). Može se primijetiti da se signali za izlazne pinove DO1-DO5 uzastopno uključuju nakon drugog nakon isteka zadanog vremenskog perioda u skladu s Tablicom 2. Uzorak signala koji se dostavljaju na pinove DO6-DO10 je također sličan. Signal za omogućavanje upravljačkog programa (En) uključuje se kada je bilo koji od signala DO1-DO10 uključen, a inače je isključen. Tijekom animacije, kad god indikatorski signal padne (IND = 0), En i DO10 signali se uključuju i ostaju logički visoki. Ukratko, rezultati ispunjavaju zahtjeve i potvrđuju teorijske prijedloge za Primjer 1.

Na slici 14 prikazan je vremenski dijagram različitih izlaznih signala za Primjer 2, s uključenim indikatorskim signalom (IND = 1). Uočeno je da se signali za izlazne pinove DO1-DO5 uključuju naizmjenično u nizu nakon nekog vremenskog perioda u skladu s Tablicom 2. Igle DO1, DO3 i DO5 ostaju niske, dok se signali za DO2 i DO4 naizmjenično uključuju na sekvencijalno. Uočeni su i isti obrasci za DO6-DO10 (nisu prikazani na slici zbog ograničenog broja ulaza analizatora). Kad god je bilo koji od signala DO1-DO10 uključen, uključuje se i signal za omogućavanje upravljačkog programa (En) koji inače ostaje isključen. Tijekom animacije, kad god signal indikatora padne (IND = 0), En i DO10 signali se uključuju i ostaju logički visoki. Rezultati točno odgovaraju zahtjevima i teorijskim idejama za Primjer 2.

Slika 15 prikazuje vremenski dijagram različitih izlaznih signala za primjer 3, s uključenim indikatorskim signalom (IND = 1). Može se primijetiti da se signali za izlazne pinove DO1-DO7 uključuju kako je prikazano u Tablici 2. Štoviše, signal DO9 pin također se ponaša prema Tablici 2 (nije prikazano na slici). Igle DO2, DO4, DO6, DO8, DO10 ostaju niske. En1 postaje logički visok svaki put kad je signal iz DO1, DO3 i DO5 uključen, a En2 postaje logički visok kad god signal iz DO7 i DO9 pređe visoko. Tijekom cijele animacije, kad god signal indikatora opadne (IND = 0), svi izlazni signali: En1, En2 i DO1-DO10 se uključuju i ostaju logički visoki. Stoga se može zaključiti da rezultati ispunjavaju zahtjeve i teorijske prijedloge za primjer 3.

Zaključak

Predstavljen je detaljan opis različitih automobilskih shema pokazivača smjera s animacijom. Za ovu aplikaciju izabran je odgovarajući Dialog CMIC SLG46620 jer je dostupan i u TSSOP paketu koji se preporučuje za industrijske primjene u teškim uvjetima. Dvije velike sheme, koje koriste jednokanalne i višekanalne vozače automobila, predstavljene su za razvoj fleksibilnih sekvencijalnih LED animacijskih modela. Odgovarajući modeli strojeva s konačnim državnim Mooreom razvijeni su za generiranje željenih animacija. Za validaciju razvijenog modela provedeno je prikladno eksperimentiranje. Utvrđeno je da se funkcionalnost razvijenih modela slaže s teorijskim dizajnom.