引人的眼球,。在當(dāng)前眾多的LED控制器面前,，如何選擇一款功能豐富且性價比又高的產(chǎn)品來迎合自己的設(shè)計,，無疑是擺在每個設(shè)計師面前的問題,。
最簡單的LED驅(qū)動，我們可以用普通的I/O來實現(xiàn),。但I(xiàn)/O控制只能實現(xiàn)LED的ON與OFF,，無法用來進(jìn)行混光、閃爍等功能,，而且每個LED都需要占用一個單獨的I/O資源,，無疑性價比很低。我們也可以用專用的大電流LED控制器來設(shè)計,，但昂貴的成本首先會成為問題,，而且設(shè)計復(fù)雜，程度也會跟著各種干擾的出現(xiàn)相應(yīng)地提高,?；谶@些，恩智浦（NXP）推出一系列使用I2C接口的LED驅(qū)動器,，它可以通過I2C接口的兩根線,，去同時控制從4個到24個不等LED的ON/OFF、閃爍及RGB混光,。在混光方案里,，每個LED都是由一個獨立的8bit/256階PWM來驅(qū)動。目前,，通過芯片本身能驅(qū)動的每個LED電流范圍為25mA到100mA之間,。當(dāng)然，對于一些大電流的應(yīng)用場合,，我們只需用外加場效應(yīng)管的方式來實現(xiàn),。
這種基于I2C的LED控制方式，增加了設(shè)計的方便性與靈活性,，而且也會減少在軟硬件方面的投入,，使披著神秘面紗的LED對我們來講頓時顯得簡單和精彩。下面,，我們將會以恩智浦LED驅(qū)動器PCA9633為例,，通過幾個簡單的應(yīng)用來全面闡述這種LED驅(qū)動器的優(yōu)勢所在。
PCA9633是四路LED驅(qū)動器,，且每路可驅(qū)動最大25mA電流,，并根據(jù)封裝的不同提供了可選的固定I2C地址和帶4位或7位硬件可編硬件地址（圖1）。
圖1：PCA9633引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖
從圖1我們可以看到,，每一路LED都是由一個單獨的8bit/256階的PWM來控制,，且由于PWM足夠快，使其理論上可以通過它所驅(qū)動的四個LED混出任意顏色的光,。除了每一路單獨的PWM,，PCA9633還提供了一個Group PWM，通過它我們可以用來控制所調(diào)混色光的亮度及頻率,，彌補了只調(diào)單個PWM不能實現(xiàn)的一些功能,。那么PCA9633究竟如何來實現(xiàn)調(diào)光呢？秘密還是在PWM上面,。如果不使用PWM,，那么它只能完成開和關(guān)的動作；低速的PWM只能實現(xiàn)LED閃爍,，并不足以達(dá)到混色的目的,；高速的PWM就可以實現(xiàn)RGB混色；如果PWM速度可控,，那么就可以實現(xiàn)閃爍和混色的雙重功能,。而且通過可控的8bit/256階PWM，加大了色階提升了色彩的層次感（見圖2）,。
圖2：混色原理（點擊圖片查看清晰原圖）
知道了混色的原理,，那么一個具體的色彩又是如何產(chǎn)生的呢？我們知道人眼對色彩的感知是各種色彩亮度均值的疊加,，我們可以通過控制PCA9633每個PWM的占空比,，去控制所驅(qū)動LED的亮度。根據(jù)三基色原理，如果我們驅(qū)動的是RGB（或者RGBA）LED,，那么通過調(diào)節(jié)這三個LED的不同光亮,，就可以得到所要的色彩。圖3是PCA9633控制RGB三個LED來調(diào)粉色光的例子,。
圖3：PCA9633控制RGB三個LED來調(diào)粉色光
通過以上的描述,，我們基本知道了PCA9633的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和驅(qū)動原理。下面我們將會以PCA9633固定I2C地址的幾個應(yīng)用,，來進(jìn)一步理解這種LED控制器的優(yōu)勢所在,。
第一個應(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。如果用單個接口去控制每個LED,，會使成本和軟件復(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LED的數(shù)量使用幾個PCA9633來進(jìn)行控制。如果實際應(yīng)用中PCA9633本身的驅(qū)動電流不夠,，只需在外圍加一個FET就可以輕松解決,。另外，PCA9633獨有的Group PWM使得控制整個亮度條的光強(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：用PCA9633控制亮度調(diào)示意圖
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有一些差別,。我們可以通過所需LED電流去計算這個限流電阻的值：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。現(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例子來說明內(nèi)部寄存器的設(shè)置。
第二個例子是我們用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)置來實現(xiàn)這個功能，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LED的呼吸動作，原理圖很簡單,，在此略去,，通過控制這一個LED的漸亮與漸暗過程以達(dá)到呼吸的目的。要實現(xiàn)這個功能,，PCA9633的獨立PWM將是最主要的因素,。如前我們已經(jīng)提到每個LED都是由一個8bit/256階PWM來控制，那么也就是說,，每個燈有256段亮暗色階可調(diào),，可以完美實現(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，一個完整的呼吸過程就完成了，用幾個簡單的寄存器設(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?。從以上兩個例子，我們可以看到用恩智浦的I2C LED驅(qū)動器,，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)動器提供了高性價比的LED設(shè)計方案，相比于用GPIO或?qū)Ｓ肔ED驅(qū)動器,，不僅節(jié)省了系統(tǒng)資源,，也使設(shè)計的成本和復(fù)雜度大大減少，并可以有效提高設(shè)計的可靠性和驅(qū)動光的均勻性,。此外,，采用此類LED驅(qū)動器，可以很有效地幫助我們減少設(shè)計周期并提升設(shè)計靈活性,。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)動器,，并已應(yīng)用于汽車、家電,、通信等各大領(lǐng)域,。