利用微型端口擴(kuò)展器控制LED

Ｍａｘｉｍ推出的新型Ｉ／Ｏ端口擴(kuò)展器是為那些需要額外增加Ｉ／Ｏ口的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，這些通用器件能夠?yàn)殡娐吩O(shè)計(jì)人員提供具有過壓保護(hù)的邏輯輸入端口或漏極開路邏輯輸出端口，其過壓額定值為５.５Ｖ或７Ｖ。

這些端口的輸出可以用作ＬＥＤ驅(qū)動(dòng)器，并可提供閃爍和ＰＷＭ亮度控制功能。該系列產(chǎn)品將１８?jìng)€(gè)擴(kuò)展端口集成在４ｍｍ２的薄型ＱＦＮ封裝內(nèi)，而１０端口擴(kuò)展器則采用尺寸更小的３ｍｍ２薄型ＱＦＮ封裝。由于蜂窩電話、ＰＤＡ、膝上型電腦需要將監(jiān)視和控制功能集中在一個(gè)很小的區(qū)域內(nèi)，設(shè)計(jì)人員沒有足夠的空間從主ＡＳＩＣ引出一簇Ｉ／Ｏ口線，因而只有引出兩條線作為Ｉ２Ｃ總線，這就需要小尺寸、功耗極低的端口擴(kuò)展芯片，而且要求這種芯片非常便宜，并具有極高的可靠性，同時(shí)還要易于使用。此外，還要占用極少的處理器資源。

１　設(shè)計(jì)需求

Ｍａｘｉｍ的設(shè)計(jì)工程師經(jīng)過潛心研究，開發(fā)出了一系列的模塊。由于每種器件都已針對(duì)具體的應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行了優(yōu)化，因此，這些器件在－４０～＋１２５℃的汽車級(jí)溫度范圍內(nèi)可保持在１．２μＡ（典型值）和３．６μＡ（最大值）以內(nèi)的靜態(tài)電流。這些產(chǎn)品可工作在２Ｖ～＋３．６Ｖ電源電壓下，同時(shí)支持熱插拔。所有器件引腳（電源引腳除外）在關(guān)斷模式下保持高阻狀態(tài)，能夠承受至少６Ｖ的電壓，無論芯片是否加電，Ｉ／Ｏ端口和串口都可以處在帶電模式，因而非常適合熱插拔應(yīng)用。

圖1

２　ＰＷＭ亮度控制

ＭＡＸ６９６４－５、ＭＡＸ７３１３－６系列產(chǎn)品包括ＬＥＤ亮度控制和閃爍控制，可驅(qū)動(dòng)８至１８?jìng)€(gè)ＬＥＤ，芯片集成了２４０級(jí)脈寬調(diào)制（ＰＷＭ）亮度控制電路，適用于ＲＧＢ ＬＥＤ的驅(qū)動(dòng)或白色ＬＥＤ的調(diào)光。每個(gè)端口都具有Ｉ／Ｏ能力，并具有可選的中斷輸出（ＩＮＴ），當(dāng)檢測(cè)到有跳變發(fā)生時(shí)，器件會(huì)發(fā)出中斷信號(hào)。所有端口輸出都可以吸收５０ｍＡ電流，足以驅(qū)動(dòng)絕大多數(shù)ＬＥＤ。對(duì)于更大電流的ＬＥＤ（如用于相機(jī)閃光燈的白色ＬＥＤ），可以通過并聯(lián)端口驅(qū)動(dòng)。任何端口均可設(shè)置為靜態(tài)邏輯電平（如邏輯輸出）或脈沖寬度調(diào)制（ＰＷＭ）輸出，從而方便地調(diào)節(jié)ＬＥＤ負(fù)載的平均電流（亮度）。

內(nèi)部３２ｋＨｚ振蕩器產(chǎn)生ＰＷＭ時(shí)序，這樣，ＰＷＭ亮度控制可以按照各輸出端口逐個(gè)使能，以提供任意組合的ＰＷＭ ＬＥＤ驅(qū)動(dòng)，而無故障邏輯輸出。當(dāng)沒有Ｉ／Ｏ端口為ＬＥＤ提供ＰＷＭ信號(hào)時(shí)，內(nèi)部振蕩器將自動(dòng)關(guān)閉，這樣可使工作電流降至最小。

ＰＷＭ時(shí)序圖如圖１所示。ＰＷＭ亮度控制采用４比特主控制位和４比特端口獨(dú)立控制位，主控制位可提供１６級(jí)全局亮度控制，并可作用在所有ＰＷＭ使能的輸出端口。主控制位通常將最大脈沖寬度設(shè)置為ＰＷＭ周期的１／１５至１５／１５，以限制所有ＰＷＭ輸出對(duì)應(yīng)的最大亮度。獨(dú)立設(shè)置位由每路輸出的另外４比特碼組成，調(diào)節(jié)范圍為主控窗口的１／１６～１５／１６。如果應(yīng)用時(shí)，各輸出端口需要相同的ＰＷＭ設(shè)置，那么，可利用一個(gè)全局ＰＷＭ來控制，這樣，只需對(duì)一個(gè)寄存器進(jìn)行寫操作即可調(diào)節(jié)ＬＥＤ的亮度，調(diào)節(jié)級(jí)數(shù)為２４０，這樣，可簡(jiǎn)化控制軟件的設(shè)計(jì)。

３　ＬＥＤ閃爍控制

輸出端口可以由芯片內(nèi)的Ｐ０寄存器和Ｐ１寄存器交替控制，在兩組輸出端口寄存器中設(shè)置不同的顯示模型，并通過軟件或硬件控制輸出端口可在兩種不同顯示模型間進(jìn)行轉(zhuǎn)換以實(shí)現(xiàn)閃爍功能。