סיבוב אוטומטי של כלי רכב עם אנימציה: 7 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

לאחרונה, דפוסי LED מחוונים מונפשים מלפנים ומאחור הפכו לנורמה בתעשיית הרכב. דפוסי LED אלה פועלים לעתים קרובות סימן מסחרי של יצרניות הרכב ומשמשים גם לאסתטיקה חזותית. האנימציות יכולות להיות בעלות דפוסי ריצה שונים וניתנות ליישום ללא כל MCU באמצעות מספר מחשבי IC נפרדים.

הדרישות העיקריות של עיצובים כאלה הן: ביצועים ניתנים לשחזור במהלך פעולה רגילה, אפשרות לכפות את כל הלדים, צריכת חשמל נמוכה, השבתת הרגולטור המשומש במהלך תקלה, טעינת מנהל ההתקן לפני הפעלתו וכו '. בנוסף, הדרישות יכולות להשתנות מיצרן אחד למשנהו. יתר על כן, בדרך כלל ביישומי מכוניות, TSSOP ICs מועדפים בדרך כלל בשל החוסן שלהם בהשוואה למעגלי ה- QFN מכיוון שידוע כי הם מועדים לבעיות עייפות הלחמה במיוחד בסביבות קשות. למרבה המזל עבור יישום רכב זה, Dialog Semiconductor מספקת CMIC מתאים, כלומר SLG46620, הזמין בחבילות QFN ו- TSSOP.

כל הדרישות לדפוסי LED המחוונים המונפשים מתקיימים כיום בתעשיית הרכב באמצעות מחשבי IC נפרדים. עם זאת, רמת הגמישות המסופקת על ידי CMIC היא ללא תחרות ויכולה בקלות להתאים לדרישות שונות של מספר יצרנים ללא כל שינוי בעיצוב החומרה. יתר על כן, הושגה גם הפחתה משמעותית של טביעת הרגל PCB וחסכון בעלויות.

במדריך זה מוצג תיאור מפורט של השגת דפוסי חיווי אנימציה שונים באמצעות SLG46620.

להלן תיארנו את השלבים הדרושים להבין כיצד הפתרון תוכנת ליצירת אות הפנייה לרכב עם אנימציה. עם זאת, אם אתה רק רוצה לקבל את התוצאה של התכנות, הורד את תוכנת GreenPAK כדי לצפות בקובץ העיצוב GreenPAK שכבר הושלם. חבר את ערכת הפיתוח של GreenPAK למחשב שלך והקש על תוכנית כדי ליצור את אות הפנייה לרכב עם אנימציה.

שלב 1: ערך התעשייה

דפוסי אות הפנייה המוצגים במדריך זה מיושמים כיום בתעשיית הרכב באמצעות מספר מחשבי IC נפרדים לשליטה על רצף דפוסי ה- LED של מחווני הרכב. ה- CMIC SLG46620 שנבחר יחליף לפחות את הרכיבים הבאים בעיצוב התעשייתי הנוכחי:

● 1 מס '555 טיימר IC (למשל TLC555QDRQ1)

● מספר מס '1 של ג'ונסון (למשל CD4017)

● 2 מס 'D-Type Positive-Edge-Triggered Flip-Flop (למשל 74HC74)

● שער מספר אחד או OR (למשל CAHCT1G32)

● מספר רכיבים פסיביים כלומר משרנים, קבלים, נגדים וכו '.

טבלה 1 מספקת את יתרון העלות המתקבל על ידי שימוש ב- CMIC Dialog הנבחר, לדפוסי אות הפנייה רציפים של נורית החיווי, בהשוואה לפתרון תעשייתי נוכחי.

ה- CMIC SLG46620 הנבחר יעלה פחות מ -0.50 דולר, כך שהעלות הכוללת של מעגלי הבקרה LED יורדת באופן משמעותי. בנוסף, מושגת גם הפחתה משמעותית של טביעת רגל PCB השוואתית.

שלב 2: עיצוב מערכת

איור 1 מציג את התרשים של התוכנית המוצעת הראשונה. המרכיבים העיקריים של התוכנית כוללים ווסת מתח LDO, נהג LED לרכב, CMIC SLG46620, 11 MOSFET ברמת לוגיקה ו -10 נוריות LED. ווסת המתח LDO מבטיח כי המתח המתאים יסופק ל- CMIC ואם מתח הסוללה יורד מרמה מסוימת ה- CMIC מתאפס באמצעות סיכת ה- PG (Power Good). במהלך כל מצב תקלה, שזוהה על ידי נהג ה- LED, וסת המתח LDO מושבת. ה- SLG46620 CMIC מייצר את האותות הדיגיטליים כדי להניע את נוריות הפנייה של המחוונים המסומנים 1-10 דרך מכשירי ה- MOSFET. יתר על כן, ה- CMIC שנבחר מייצר גם את אות ההפעלה של מנהל ההתקן של הערוץ היחיד אשר בתורו מניע MOSFET Q1 כדי לטעון את הנהג הפועל במצב זרם קבוע.

גרסה של תכנית זו אפשרית גם, כאשר מועסק בה נהג מרובה ערוצים, כפי שמוצג באיור 2. באפשרות זו, זרם ההנעה של כל ערוץ פוחת בהשוואה לדרייבר של ערוץ יחיד.

שלב 3: עיצוב GreenPak

דרך מתאימה להשיג את המטרה של דפוסי LED מחוונים גמישים היא שימוש בקונספט Finite State Machine (FSM). מוליכים למחצה של דיאלוג מספקים מספר CMIC המכילים בלוק ASM מובנה. עם זאת, למרבה הצער כל CMIC הזמינים בחבילות QFN אינם מומלצים לסביבות קשות. אז SLG46620 נבחר הזמין באריזות QFN ו- TSSOP כאחד.

שלוש דוגמאות מוצגות לשלוש אנימציות LED שונות. עבור שתי הדוגמאות הראשונות, אנו בוחנים מנהל התקן ערוץ יחיד כפי שמוצג באיור 1. בדוגמה השלישית, אנו מניחים כי ישנם מנהלי התקנים מרובים, כפי שמוצג באיור 2, וכל ערוץ משמש להנעת נורית נפרדת. ניתן להשיג דפוסים אחרים גם באמצעות אותו רעיון.

בעיצוב הדוגמא הראשון, נוריות 1-10 נדלקות ברצף אחת אחרי השנייה ברגע שתקופת זמן מסוימת לתכנות תפוג כפי שמוצג באיור 3.

בעיצוב הדוגמה השנייה, 2 נוריות LED מתווספות ברצף בתבנית כפי שמוצג באיור 4.

איור 5 מתאר כיצד נורות LED חלופיות מתווספות ברצף בתבנית בעיצוב השלישי המוצע.

מכיוון שאין בלוק ASM מובנה זמין ב- SLG46620, מפותחת מכונת מור סופית באמצעות בלוקים זמינים כלומר מונה, DFFs ו- LUTs. מכונת מור מ -16 מדינות מפותחת באמצעות טבלה 2 לשלוש הדוגמאות. בטבלה 2, כל נתחי המצב הנוכחי והמצב הבא ניתנים. יתר על כן, הסיביות לכל אותות הפלט מסופקות גם כן. מטבלה 2 משוואות המצב הבא וכל הפלט מוערכות במונחים של סיבי המצב הנוכחיים.

בבסיס הפיתוח של מכונת מור 4 סיביות נמצאים 4 קוביות DFF. כל בלוק DFF מייצג מבחינה תפקודית ביט אחד מארבעת הביטים: ABCD. כאשר אות המחוון גבוה (המקביל למתג חיווי מופעל), נדרש מעבר ממצב אחד למשנהו בכל דופק שעון, ובכך יוצר דפוסי LED שונים כתוצאה מכך. מצד שני, כאשר אות המחוון נמוך, דפוס נייח, שכל נוריותיו דולקות בכל דוגמא בעיצוב הוא המטרה.

איור 3 מציג את הפונקציונליות של מכונת מור 4 סיביות (ABCD) מפותחת עבור כל דוגמה. הרעיון הבסיסי של פיתוח FSM כזה הוא לייצג כל פיסת של המצב הבא, את אות ההפעלה וכל אות סיכת פלט (המוקצה לנוריות) במונחים של המצב הנוכחי. כאן תורמים ה- LUT. כל 4 הסיביות של המצב הנוכחי מוזנות ל- LUTs שונים כדי בעצם להשיג את האות הנדרש במצב הבא בקצה דופק השעון. לדופק השעון, מונה מוגדר לספק רכבת דופק עם תקופה מתאימה.

עבור כל דוגמה, כל ביט של המצב הבא מוערך במונחים של המצב הנוכחי באמצעות המשוואות הבאות הנגזרות מ- 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'

כאשר IND מייצג את אות המחוון.

פרטים נוספים על כל אחת משלוש הדוגמאות מובאות להלן.

שלב 4: דוגמה לעיצוב 1

המשוואות של אות ההפעלה ואותות הנהיגה LED לדוגמה הראשונה, כאשר כל נורית נדלקת ברצף באמצעות התוכנית באיור 1, הן כפי שמוצג להלן.

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

באיור 7 מוצג עיצוב מטריקס 0 GreenPAK של דוגמה 1. 4 DFF משמשים לפיתוח מכונת מור 4 סיביות. מסמכי DFF עם אפשרות איפוס (3 מ- Matrix-0 ו- 1 מ- Matrix-1) נבחרים כך שניתן לאפס את מכונת מור בנוחות. מונה, עם פרק זמן מתאים של 72 מס, מוגדר לשנות את מצב המכונה לאחר כל תקופה. LUTs עם תצורות מתאימות משמשים להפקת פונקציות עבור כניסות ה- DFFs, Signal Enable Signal (En) וסיכות הפלט: DO1-DO10.

במטריקס המוצגת באיור 8, שאר משאבי GreenPAK מנוצלים להשלמת העיצוב באמצעות המתודולוגיה שתוארה קודם לכן. הנתונים מסומנים כראוי לשם בהירות.

שלב 5: דוגמה לעיצוב 2

המשוואות של אות ההפעלה ואותות הנעה של LED לדוגמה השנייה, כאשר שני נוריות LED מוסיפות בתבנית הרצפית באמצעות התוכנית באיור 1, הן כפי שמוצג להלן.

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

באיור 9 ובאיור 10 מוצגים העיצובים של מטריקס 0 & 1 GreenPAK של דוגמה 2. העיצוב הבסיסי דומה לעיצוב לדוגמה 1. ההבדלים העיקריים, בהשוואה, הם בפונקציית Driver Enable (En) וללא חיבורים של DO1, DO3, DO5, DO7 ו- DO10, הנמשכים כלפי מטה בעיצוב זה.

שלב 6: דוגמה לעיצוב 3

להלן המשוואות של אות ההפעלה ואותות הנהיגה LED לדוגמה השלישית, המייצרות דפוס הוספה רציף של LED ברצף באמצעות התוכנית באיור 2.

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

באיור 11 ובאיור 12 מוצגים העיצובים של מטריקס 0 & 1 GreenPAK של דוגמה 3. בעיצוב זה, קיימים שני אותות אפשריים של Driver Driver (En1 & En2) עבור Driver 1 & 2. יתר על כן, סיכות הפלט מחוברות ליציאות של LUTs שהוגדרו כראוי.

זה מסכם את חלק העיצוב של GreenPAK מדוגמא 1, דוגמה 2 ודוגמא 3.

שלב 7: תוצאות ניסוי

דרך נוחה לבדוק את העיצובים של דוגמה 1, דוגמה 2 ודוגמא 3 היא ניסוי ובדיקה ויזואלית. ההתנהגות הזמנית של כל ערכה מנותחת באמצעות מנתח לוגי והתוצאות מוצגות בחלק זה.

איור 13 מציג את ההתנהגות הזמנית של אותות פלט שונים עבור דוגמה 1 בכל פעם שהמחוון מופעל (IND = 1). ניתן להבחין כי האותות של סיכות היציאה DO1-DO5 נדלקות ברצף לאחר השנייה לאחר פקיעת זמן מוגדר בהתאם לטבלה 2. גם תבנית האותות המסופקים לסיכות DO6-DO10 דומה. האות Driver Enable (En) מופעל כאשר כל אחד מהאותות DO1-DO10 מופעל, אחרת הוא כבוי. במהלך האנימציה, בכל פעם שאות המחוון יורד (IND = 0), האות En ו- DO10 נדלקות ונשארות גבוהות לוגיות. בקיצור, התוצאות עונות על הדרישות ומאמתות את ההצעות התיאורטיות לדוגמא 1.

באיור 14, מתואר תרשים העיתוי של אותות פלט שונים בדוגמה 2, כאשר אות המחוון מופעל (IND = 1). נציין כי האותות לסיכות הפלט DO1-DO5 מופעלות לסירוגין ברצף לאחר פרק זמן כלשהו בהתאם לטבלה 2. הסיכות DO1, DO3 ו- DO5 נשארות נמוכות, ואילו האותות עבור DO2 ו- DO4 מסתובבות לסירוגין. על ברצף. אותם דפוסים עבור DO6-DO10 נצפים גם הם (לא מוצג באיור עקב מספר מוגבל של כניסות מנתח). בכל פעם שאחד מהאותות DO1-DO10 מופעל, האות Enable Driver (En) מופעל גם הוא שנשאר כבוי. לאורך האנימציה, בכל פעם שאות המחוון יורד (IND = 0), האות En ו- DO10 נדלקות ונשארות גבוהות לוגיות. התוצאות עונות בדיוק על הדרישות והרעיונות התיאורטיים לדוגמא 2.

איור 15 מציג את תרשים התזמון של אותות פלט שונים בדוגמה 3, כאשר אות המחוון מופעל (IND = 1). ניתן להבחין כי האותות עבור סיכות הפלט DO1-DO7 נדלקות כפי שמוצג בטבלה 2. יתר על כן, אות PIN9 גם מתנהג בהתאם לטבלה 2 (לא מוצג באיור). סיכות DO2, DO4, DO6, DO8, DO10 נשארות נמוכות. ה- En1 הופך גבוה לוגי בכל פעם שאות מ DO1, DO3 ו- DO5 מופעל ו- En2 הופך גבוה לוגי בכל פעם שאות מ DO7 ו- DO9 עולה גבוה. במהלך האנימציה כולה, בכל פעם שאות המחוון יורד (IND = 0), כל אותות הפלט: En1, En2 ו- DO1-DO10 נדלקים ונשארים גבוהים מבחינה לוגית. לכן ניתן להסיק שהתוצאות עונות על הדרישות וההצעות התיאורטיות לדוגמא 3.

סיכום

הוצג תיאור מפורט של תוכניות אותות הפנייה שונות לרכב עם אנימציה. יישום Dialog CMIC SLG46620 מתאים נבחר ליישום זה מכיוון שהוא זמין גם בחבילת TSSOP אשר מומלצת ליישומים תעשייתיים בסביבה הקשה. שתי תוכניות מרכזיות, המשתמשות במנהגי רכב חד -ערוצים ורב -ערוצי, מוצגות לפיתוח דגמי אנימציה LED עוקבים עוקבים. דגמי מכונת מור סופניים מתאימים מפותחים כדי ליצור את האנימציות הרצויות. לצורך אימות המודל המפותח בוצעו ניסויים נוחים. נקבע כי הפונקציונליות של הדגמים המפותחים תואמת את העיצוב התיאורטי.