基于I2C接口的LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

第一個(gè)應(yīng)用，我們將用PCA9633來控制亮度條。我們知道一般像亮度條這樣的應(yīng)用，往往需要用到大量LED串聯(lián)來進(jìn)行。如果用單個(gè)接口去控制每個(gè)LED，會(huì)使成本和軟件復(fù)雜度大大增加。而通過I2C，在硬件上只需要兩條控制線，在軟件上只需發(fā)一條字節(jié)命令，就可以輕松進(jìn)行操控。除此之外，由于I2C器件地址的唯一性，可以按所驅(qū)動(dòng)LED的數(shù)量使用幾個(gè)PCA9633來進(jìn)行控制。如果實(shí)際應(yīng)用中PCA9633本身的驅(qū)動(dòng)電流不夠，只需在外圍加一個(gè)FET就可以輕松解決。另外，PCA9633獨(dú)有的Group PWM使得控制整個(gè)亮度條的光強(qiáng)和閃爍變的得心應(yīng)手。下面是其原理圖(見圖4)，其中I2C master由系統(tǒng)提供，可以是MCU，也可以是邏輯電路。

圖4中左半部為I2C的master，不作細(xì)述。右邊最上為LED限流電阻，通常LED的前向電壓為3V左右，根據(jù)不同的顏色和制造工藝會(huì)有一些差別。我們可以通過所需LED電流去計(jì)算這個(gè)限流電阻的值：　 R=(Vsupply-Vfsum)/If。如果所需的LED電流大于25mA，那么圖中所加的FET可以輕松解決這一問題。當(dāng)我們外加了FET以后，只需把PCA9633的相應(yīng)寄存器的OUTDRV設(shè)為高就可以了，以區(qū)別于它的默認(rèn)值?，F(xiàn)在我們可以看到用PCA9633去控制如此多的LED，原理圖相當(dāng)簡潔，同樣在軟件設(shè)置寄存器上也同樣方便。PCA9633提供了簡易且完整的內(nèi)部寄存器，例如LED輸出結(jié)構(gòu)設(shè)置、節(jié)電模式設(shè)置、芯片使能模式設(shè)置、LED的輸出狀態(tài)設(shè)置，以及每個(gè)PWM和Group PWM的控制寄存器設(shè)置等。除此之外，PCA9633還提供了一個(gè)寄存器設(shè)置遞增位，也就是說如果我們設(shè)置了這一位，那么我們可以通過一個(gè)指令序列來完成內(nèi)部所有寄存器的順序配置，這在一些特定的應(yīng)用中是非常有用的，能最大程度節(jié)省軟件和系統(tǒng)資源。下面，我們將通過另外一個(gè)例子來說明內(nèi)部寄存器的設(shè)置。

第二個(gè)例子是我們用PCA9633來完成呼吸燈的功能。雖然PCA9633內(nèi)部不帶呼吸燈模塊，但我們可以通過一些簡單的寄存器設(shè)置來實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，這樣相比于專用的呼吸燈芯片在成本上無疑有很大的優(yōu)勢。為了便于說明，我們只用PCA9633來控制一個(gè)LED的呼吸動(dòng)作，原理圖很簡單，在此略去，通過控制這一個(gè)LED的漸亮與漸暗過程以達(dá)到呼吸的目的。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，PCA9633的獨(dú)立PWM將是最主要的因素。如前我們已經(jīng)提到每個(gè)LED都是由一個(gè)8bit/256階PWM來控制，那么也就是說，每個(gè)燈有256段亮暗色階可調(diào)，可以完美實(shí)現(xiàn)呼吸功能。具體，我們通過控制PWM的占空比來完成。如果我們的LED是由PCA9633的PWM0來控制，那么PWM0的占空比將決定這個(gè)LED的亮度：Bright(duty cycle)=PWM0[7:0]/256。撐握了這一原則，我們就可以通過I2C往PCA9633的寄存器上寫點(diǎn)什么了：

START

0xC4 (往PCA9633 I2C設(shè)備地址C4寫操作)

00h=0x00; 01h=0x00　(設(shè)置LED的輸出結(jié)構(gòu)為開漏)

08h=0x02 (設(shè)置LED由PWM0來控制)

Delay 1 second (延時(shí)1秒進(jìn)行呼吸)

02h=bright; For bright=0; bright《255;bright++ (LED從0到255漸亮)

Delay 10 ms (完成漸亮延時(shí)10毫秒繼續(xù))

02h=bright; For bright=255; bright》0;bright- - (LED從255到0漸暗)

STOP

到此，一個(gè)完整的呼吸過程就完成了，用幾個(gè)簡單的寄存器設(shè)置，就完成了看起來似乎只有用復(fù)雜系統(tǒng)或?qū)Ｓ眯酒拍茏龅氖虑?。從以上兩個(gè)例子，我們可以看到用恩智浦的I2C LED驅(qū)動(dòng)器，不論是硬件上還是軟件上都是非常簡單和易操作的，而且用此類器件所能實(shí)現(xiàn)的功能，絲毫不比一些系統(tǒng)和專有芯片遜色。

綜上所述，恩智浦I2C LED驅(qū)動(dòng)器提供了高性價(jià)比的LED設(shè)計(jì)方案，相比于用GPIO或?qū)Ｓ肔ED驅(qū)動(dòng)器，不僅節(jié)省了系統(tǒng)資源，也使設(shè)計(jì)的成本和復(fù)雜度大大減少，并可以有效提高設(shè)計(jì)的可靠性和驅(qū)動(dòng)光的均勻性。此外，采用此類LED驅(qū)動(dòng)器，可以很有效地幫助我們減少設(shè)計(jì)周期并提升設(shè)計(jì)靈活性。恩智浦目前可以向客戶提供從4路到24路不等的I2C LED驅(qū)動(dòng)器，并已應(yīng)用于汽車、家電、通信等各大領(lǐng)域。