Animasyonlu DIY Otomotiv Dönüş Sinyali: 7 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Son zamanlarda, animasyonlu gösterge ön ve arka LED desenleri otomotiv endüstrisinde bir norm haline geldi. Bu çalışan LED desenleri genellikle otomotiv üreticilerinin ticari markasını temsil eder ve görsel estetik için de kullanılır. Animasyonlar farklı çalışma düzenlerinde olabilir ve birkaç ayrı IC kullanılarak herhangi bir MCU olmadan uygulanabilir.

Bu tür tasarımların ana gereksinimleri şunlardır: normal çalışma sırasında tekrarlanabilir performans, tüm LED'leri zorlama seçeneği, düşük güç tüketimi, bir arıza sırasında kullanılmış LDO regülatörünün devre dışı bırakılması, etkinleştirilmeden önce LED sürücüsünün yüklenmesi vb. Ek olarak, gereksinimler değişebilir. bir üreticiden diğerine. Ayrıca, genellikle otomotiv uygulamalarında, TSSOP IC'ler, özellikle zorlu ortamlarda lehim yorgunluğu sorunlarına eğilimli oldukları bilindiğinden, QFN IC'lere kıyasla sağlamlıkları nedeniyle genellikle tercih edilir. Neyse ki bu otomotiv uygulaması için Dialog Semiconductor, hem QFN hem de TSSOP paketlerinde bulunan SLG46620 adlı uygun bir CMIC sağlar.

Animasyonlu gösterge LED modellerinin tüm gereksinimleri şu anda otomotiv endüstrisinde ayrı IC'ler kullanılarak karşılanmaktadır. Bununla birlikte, CMIC tarafından sağlanan esneklik seviyesi benzersizdir ve donanım tasarımında herhangi bir değişiklik olmaksızın birçok üreticinin değişen gereksinimlerini kolayca karşılayabilir. Ayrıca, PCB ayak izinin önemli ölçüde azaltılması ve maliyet tasarrufu da sağlanır.

Bu Eğitilebilir Tabloda, SLG46620 kullanılarak farklı animasyonlu gösterge ışığı modellerinin elde edilmesinin ayrıntılı bir açıklaması sunulmaktadır.

Aşağıda, çözümün animasyonlu otomotiv dönüş sinyali oluşturmak için nasıl programlandığını anlamak için gereken adımları açıkladık. Ancak, sadece programlamanın sonucunu almak istiyorsanız, halihazırda tamamlanmış GreenPAK Tasarım Dosyasını görüntülemek için GreenPAK yazılımını indirin. GreenPAK Geliştirme Kitini bilgisayarınıza takın ve animasyonlu otomotiv dönüş sinyalini oluşturmak için programa basın.

Adım 1: Endüstri Değeri

Bu Eğitilebilir Tabloda gösterilen dönüş sinyali modelleri, otomotiv gösterge LED modellerinin sırasını kontrol etmek için bir dizi ayrı IC kullanılarak şu anda otomobil endüstrisinde uygulanmaktadır. Seçilen CMIC SLG46620, mevcut endüstriyel tasarımda en azından aşağıdaki bileşenlerin yerini alacaktır:

● 1 No. 555 Zamanlayıcı IC (ör. TLC555QDRQ1)

● 1 No. Johnson Sayacı (ör. CD4017)

● 2 No. D-Tipi Pozitif Kenar Tetiklemeli Flip-Flop (ör. 74HC74)

● 1 No. VEYA kapısı (örn. CAHCT1G32)

● İndüktörler, kapasitörler, dirençler vb. gibi birkaç pasif bileşen.

Tablo 1, mevcut bir endüstriyel çözüme kıyasla gösterge ışığı sıralı dönüş sinyali modelleri için seçilen Dialog CMIC kullanılarak elde edilen maliyet avantajını sağlar.

Seçilen CMIC SLG46620, 0,50 ABD dolarından daha az maliyetli olacaktır, bu nedenle LED kontrol devresinin toplam maliyeti önemli ölçüde azalır. Ek olarak, karşılaştırmalı PCB ayak izinin önemli ölçüde azaltılması da sağlanır.

Adım 2: Sistem Tasarımı

Şekil 1, önerilen ilk şemanın diyagramını göstermektedir. Planın ana bileşenleri bir LDO voltaj regülatörü, bir otomotiv LED sürücüsü, bir CMIC SLG46620, 11 mantık seviyesi MOSFET ve 10 LED içerir. LDO voltaj regülatörü, CMIC'ye uygun voltajın verilmesini sağlar ve akü voltajı belirli bir seviyeden düşerse, CMIC, PG (Power Good) pini aracılığıyla sıfırlanır. LED sürücüsü tarafından algılanan herhangi bir arıza durumunda, LDO voltaj regülatörü devre dışı kalır. SLG46620 CMIC, 1-10 etiketli gösterge dönüş LED'lerini MOSFET'ler aracılığıyla sürmek için dijital sinyaller üretir. Ayrıca, seçilen CMIC ayrıca sabit akım modunda çalışan sürücüyü yüklemek için bir MOSFET Q1'i süren tek kanallı sürücü için etkinleştirme sinyali üretir.

Şekil 2'de gösterildiği gibi çok kanallı bir sürücünün kullanıldığı bu şemanın bir varyantı da mümkündür. Bu seçenekte, tek kanallı sürücüye kıyasla her kanalın tahrik akımı azalır.

Adım 3: GreenPak Tasarımı

Esnek gösterge LED modellerinin hedefine ulaşmanın uygun bir yolu, bir Sonlu Durum Makinesi (FSM) konsepti kullanmaktır. İletişim kutusu yarı iletkeni, yerleşik bir ASM bloğu içeren birkaç CMIC sağlar. Ancak ne yazık ki QFN paketlerinde bulunan tüm bu CMIC'ler zorlu ortamlar için önerilmez. Bu nedenle, hem QFN hem de TSSOP ambalajında bulunan SLG46620 seçilir.

Üç farklı LED animasyonu için üç örnek sunulmuştur. İlk iki örnek için, Şekil 1'de gösterildiği gibi tek kanallı bir sürücüyü ele alıyoruz. Üçüncü örnek için, Şekil 2'de gösterildiği gibi birden fazla kanal sürücüsünün mevcut olduğunu ve her kanalın ayrı bir LED'i sürmek için kullanıldığını varsayıyoruz. Aynı konsept kullanılarak başka desenler de elde edilebilir.

İlk örnek tasarımda, Şekil 3'te gösterildiği gibi belirli bir programlanabilir süre sona erdiğinde 1-10 arasındaki LED'ler sırayla birbiri ardına açılır.

İkinci örnek tasarımda, Şekil 4'te gösterildiği gibi desene sırayla 2 LED eklenir.

Şekil 5, önerilen üçüncü tasarımdaki modele alternatif LED'lerin sırayla nasıl eklendiğini gösterir.

SLG46620'de yerleşik bir ASM bloğu bulunmadığından, mevcut bloklar, yani sayıcı, DFF'ler ve LUT'ler kullanılarak bir Sonlu Durum Moore Makinesi geliştirilmiştir. Üç örnek için Tablo 2 kullanılarak 16 durumlu bir Moore Makinesi geliştirilmiştir. Tablo 2'de mevcut durumun ve sonraki durumun tüm bitleri verilmiştir. Ayrıca, tüm çıkış sinyalleri için bitler de sağlanır. Tablo 2'den sonraki durumun denklemleri ve tüm çıktılar mevcut durum bitleri cinsinden değerlendirilir.

4-bit Moore Machine geliştirmenin merkezinde 4 DFF bloğu bulunur. Her DFF bloğu işlevsel olarak dört bitin bir bitini temsil eder: ABCD. Gösterge sinyali yüksek olduğunda (açık gösterge anahtarına karşılık gelir), her saat darbesinde bir durumdan diğerine geçiş gerekir, bu nedenle sonuç olarak farklı LED desenleri üretilir. Öte yandan, gösterge sinyali düşük olduğunda, her tasarım örneğinde tüm LED'lerin açık olduğu durağan bir model hedeftir.

Şekil 3, her bir örnek için geliştirilmiş 4-bit (ABCD) Moore Machine'in işlevselliğini göstermektedir. Böyle bir FSM'nin geliştirilmesinin temel fikri, bir sonraki durumun her bir bitini, etkinleştirme sinyalini ve her bir çıkış pini sinyalini (LED'ler için atanmış) mevcut durum açısından temsil etmektir. LUT'lerin katkıda bulunduğu yer burasıdır. Mevcut durumun tüm 4 biti, temel olarak bir saat darbesinin kenarında sonraki durumda gerekli sinyali elde etmek için farklı LUT'lara beslenir. Saat darbesi için, uygun bir periyoda sahip bir darbe dizisi sağlamak üzere bir sayaç konfigüre edilir.

Her örnek için, bir sonraki durumun her biti, K-Haritalarından türetilen aşağıdaki denklemler kullanılarak mevcut durum açısından değerlendirilir:

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

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

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

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

burada IND gösterge sinyalini temsil eder.

Üç örneğin her birinin ayrıntılı ayrıntıları aşağıda verilmiştir.

Adım 4: Tasarım Örneği 1

Her bir LED'in Şekil 1'deki şema kullanılarak sırayla açılmasıyla birlikte 1. örnek için etkinleştirme sinyali ve LED sürüş sinyallerinin denklemleri aşağıda gösterildiği gibidir.

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

Şekil 7'de, Örnek 1'in Matrix-0 GreenPAK tasarımı gösterilmektedir. 4 bitlik Moore Makinesini geliştirmek için 4 DFF kullanılır. Sıfırlama seçeneğine sahip DFF'ler (Matrix-0'dan 3 ve Matrix-1'den 1), Moore Makinesinin uygun şekilde sıfırlanabilmesi için seçilir. 72 mS'lik uygun bir zaman periyoduna sahip bir sayaç, her periyottan sonra Makinenin durumunu değiştirmek için konfigüre edilir. Uygun konfigürasyonlara sahip LUT'ler, DFF girişleri, Sürücü Etkinleştirme Sinyali (En) ve çıkış pinleri: DO1-DO10 için işlevler türetmek için kullanılır.

Şekil 8'de gösterilen Matris'te, GreenPAK kaynaklarının geri kalanı, daha önce açıklanan metodoloji kullanılarak tasarımı tamamlamak için kullanılır. Rakamlar netlik için uygun şekilde etiketlenmiştir.

Adım 5: Tasarım Örneği 2

Şekil 1'deki şema kullanılarak iki LED'in ardışık düzende eklendiği 2. örnek için etkinleştirme sinyali ve LED sürüş sinyallerinin denklemleri aşağıda gösterildiği gibidir.

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

Şekil 9 ve Şekil 10'da, Örnek 2'nin Matrix-0 ve 1 GreenPAK tasarımları sunulmaktadır. Temel tasarım, Örnek 1 tasarımına benzer. Karşılaştırıldığında, büyük farklılıklar Sürücü Etkinleştirme (En) işlevindedir ve bu tasarımda aşağı çekilen DO1, DO3, DO5, DO7 ve DO10 bağlantıları yoktur.

Adım 6: Tasarım Örneği 3

Şekil 2'deki şema kullanılarak alternatif LED sıralı ekleme modeli üreten 3. örnek için etkinleştirme sinyali ve LED sürüş sinyallerinin denklemleri aşağıda verilmiştir.

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 = DA

DO6 = A B C D

DO7 = DA (C' B + C)

DO8 = A B C D

DO9 = D A B

DO10 = A B C D

Şekil 11 ve Şekil 12'de, Örnek 3'ün Matrix-0 ve 1 GreenPAK tasarımları sunulmaktadır. Bu tasarımda, Sürücü 1 ve 2 için iki ayrı Sürücü Etkinleştirme Sinyali (En1 ve En2) bulunmaktadır. Ayrıca, çıkış pinleri uygun şekilde yapılandırılmış LUT'ların çıkışlarına bağlanmıştır.

Bu, Örnek 1, Örnek 2 ve Örnek 3'ün GreenPAK tasarım bölümünü tamamlar.

7. Adım: Deney Sonuçları

Örnek 1, Örnek 2 ve Örnek 3'ün tasarımlarını test etmenin uygun bir yolu, deney ve görsel incelemedir. Her şemanın zamansal davranışı bir mantık analizörü kullanılarak analiz edilir ve sonuçlar bu bölümde sunulur.

Şekil 13, gösterge açıldığında (IND=1) Örnek 1 için farklı çıkış sinyallerinin zamansal davranışını gösterir. DO1-DO5 çıkış pinleri için sinyallerin, Tablo 2'ye göre belirli bir süre geçtikten sonra birbiri ardına açıldığı gözlemlenebilir. DO6-DO10 pinlerine verilen sinyallerin modeli de benzerdir. Sürücü Etkinleştir (En) sinyali, DO1-DO10 sinyallerinden herhangi biri açıldığında yanar, aksi takdirde kapanır. Animasyon sırasında, gösterge sinyali azaldığında (IND=0), En ve DO10 sinyalleri açılır ve mantıksal olarak yüksek kalır. Kısacası, sonuçlar gereksinimleri karşılar ve Örnek 1 için teorik önerileri doğrular.

Şekil 14'te, Örnek 2 için gösterge sinyali açıkken (IND=1) farklı çıkış sinyallerinin zamanlama diyagramı gösterilmektedir. DO1-DO5 çıkış pinleri için sinyallerin Tablo 2 ile uyumlu olarak belirli bir süre sonra sırayla dönüşümlü olarak açıldığı görülmektedir. DO1, DO3 ve DO5 pinleri düşük kalırken DO2 ve DO4 sinyalleri dönüşümlü olarak döner. sırayla üzerinde. DO6-DO10 için de aynı modeller gözlenir (sınırlı sayıda analizör girişi nedeniyle şekilde gösterilmemiştir). DO1-DO10 sinyallerinden herhangi biri açık olduğunda, Sürücü Etkinleştirme (En) sinyali de açılır, aksi takdirde kapalı kalır. Animasyon boyunca, gösterge sinyali azaldığında (IND=0), En ve DO10 sinyalleri açılır ve mantıksal olarak yüksek kalır. Sonuçlar, Örnek 2 için gereksinimleri ve teorik fikirleri tam olarak karşılamaktadır.

Şekil 15, gösterge sinyali açıkken (IND=1) Örnek 3 için farklı çıkış sinyallerinin zamanlama diyagramını göstermektedir. Tablo 2'de gösterildiği gibi DO1-DO7 çıkış pinleri için sinyallerin açıldığı görülebilir. Ayrıca pin DO9 sinyali de Tablo 2'ye göre davranır (şekilde gösterilmemiştir). DO2, DO4, DO6, DO8, DO10 pinleri düşük kalır. DO1, DO3 ve DO5'ten gelen bir sinyal açık olduğunda En1, mantıksal yüksek olur ve DO7 ve DO9'dan bir sinyal yükseldiğinde En2 mantıksal yüksek olur. Tüm animasyon boyunca, gösterge sinyali düştüğünde (IND=0), tüm çıkış sinyalleri: En1, En2 ve DO1-DO10 açılır ve mantıksal olarak yüksek kalır. Bu nedenle, sonuçların Örnek 3 için gereksinimleri ve teorik önerileri karşıladığı sonucuna varılabilir.

Çözüm

Animasyonlu çeşitli otomotiv dönüş sinyali şemalarının ayrıntılı bir açıklaması sunulmuştur. Bu uygulama için uygun bir Dialog CMIC SLG46620 seçilmiştir çünkü zorlu ortam endüstriyel uygulamaları için tavsiye edilen TSSOP paketinde de mevcuttur. Esnek sıralı LED animasyon modelleri geliştirmek için tek ve çok kanallı otomotiv sürücüleri kullanan iki ana şema sunulmuştur. İstenilen animasyonları oluşturmak için uygun Sonlu Durum Moore Makinesi modelleri geliştirilmiştir. Geliştirilen modelin geçerliliği için uygun deneyler yapılmıştır. Geliştirilen modellerin işlevselliğinin teorik tasarımla uyumlu olduğu tespit edilmiştir.