引言

本應用筆記介紹了如何使用Dialog GreenPAK? SLG46620V創(chuàng)建調(diào)光器" target="_blank">智能數(shù)字調(diào)光器設(shè)計。調(diào)光器是住宅,、酒店和許多建筑中常用的照明開關(guān),。較舊版本的調(diào)光開關(guān)是手動的，一般包含一個旋轉(zhuǎn)開關(guān)（電位計）或多個按鈕來控制照明水平,。本應用筆記介紹了如何創(chuàng)建可以通過兩種方法（智能手機和物理按鈕）控制照明亮度的數(shù)字調(diào)光器。這兩種模式可以無縫地協(xié)同工作,，用戶可以通過按鈕或智能手機來調(diào)高或調(diào)低照明亮度,。該項目采用了SLG46620V 可配置混合信號IC（CMIC）、HC-06藍牙模塊,、按鈕和LED,。

我們將使用SLG46620V CMIC，它有助于將分立器件數(shù)量降到最少,。GreenPAK IC體積小,，含有多用途組件，有助于設(shè)計人員減少產(chǎn)品設(shè)計的元件數(shù)量和增加新功能,。此外,，項目的成本也隨之降低。SLG46620V這顆小巧的芯片中包含一個SPI連接接口,、多個PWM模塊,、有限狀態(tài)機（FSM）以及很多有用的附加模塊。這些組件有助于設(shè)計工程師創(chuàng)建可以通過藍牙設(shè)備或墻壁按鈕進行控制的實用智能調(diào)光器,，支持延時調(diào)光,，并提供額外的可選功能，而無需使用微控制器或昂貴的元件,。

項目特點：

1. 兩種控制方法：移動app和實體按鈕

2. 平滑的燈光開關(guān)過渡,。這對消費者來說更健康，也給人一種更豪華的感覺,，這對酒店和其他服務行業(yè)很有吸引力,。

3. 睡眠模式功能。這是此應用的一項附加價值,，當用戶開啟這個模式時,，燈光亮度會在10分鐘內(nèi)逐漸降低。這有助于患有失眠癥的人,，它也適用于兒童臥室和零售店（關(guān)閉時）,。

項目界面

該項目界面有四個按鈕，作為GreenPAK輸入：

開/關(guān)：打開和關(guān)閉燈光（軟啟動/關(guān)閉）

調(diào)亮：調(diào)高燈光亮度

調(diào)暗：調(diào)低燈光亮度

睡眠模式：開啟睡眠模式時,，燈光亮度會在10分鐘內(nèi)逐漸降低,。這給用戶睡前一些時間，并確保燈光不會整夜都亮著,。

系統(tǒng)將輸出一個PWM信號,，該信號將傳送到外部LED和睡眠模式LED指示燈,。

GreenPAK芯片

圖1：調(diào)光器框圖

該GreenPAK設(shè)計由4個主要功能塊組成。第一個是UART接收器,，它從藍牙模塊接收數(shù)據(jù),，提取命令，并將它們發(fā)送到控制單元,。第二個功能塊是一個控制單元,，它接收來自UART接收器或外部按鈕的命令?？刂茊卧獩Q定所需的操作（打開/關(guān)閉,、調(diào)亮、調(diào)暗,、啟用睡眠模式）,。該單元使用LUT實現(xiàn)。

第三個功能塊是時鐘（CLK）發(fā)生器,。在此項目中,，采用了一個FSM計數(shù)器來控制PWM。FSM的值將根據(jù)3個頻率（高,、中和低）給出的命令而變化（升高,、降低）。在這個部分中,，將生成三個頻率,，所需的時鐘信號根據(jù)要求的順序傳輸給FSM；在打開/關(guān)閉操作時,，高頻信號傳輸?shù)紽SM來進行軟啟動/停止。在調(diào)光期間,，中頻信號通過,。低頻信號在睡眠模式通過，從而更慢速地降低FSM值,。然后,，燈光亮度也會緩慢下降。第四個功能塊是PWM單元,，它向外部LED生成脈沖,。

GreenPAK設(shè)計

使用GreenPAK創(chuàng)建調(diào)光器設(shè)計的最佳方法是使用8 bit FSM和一個PWM。在SLG46620中,，F(xiàn)SM1包含8 bits,，可與PWM1和PWM2一起使用。必須連接藍牙模塊,，這意味著必須使用SPI并行輸出,。SPI并行輸出bits 0到7連接與DCMP1,、DMCP2和LF OSC CLK、OUT1,、OUT0 OSC輸出復用,。PWM0從FSM0（16 bits）獲得其輸出。FSM0不會停在255,；它可以增加到16383,。為了將計數(shù)器值限制在8 bits，增加了另一個FSM,；FSM1用來指示計數(shù)器何時達到0或255,。FSM0用于生成PWM脈沖。由于必須同時更改兩個FSM的值來確保它們具有相同的值,，因此設(shè)計變得有點復雜,，兩個FSM都具有預定義的、有限的,、可選CLK,。使用CNT1和CNT3作為介體將時鐘信號傳送到兩個FSM。

設(shè)計包含以下部分：

1．UART接收器

首先,，我們需要設(shè)置HC06藍牙模塊,。HC06使用UART協(xié)議進行通信。UART代表通用異步接收器/發(fā)射器,。UART可以在并行和串行格式之間來回轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù),。它包括一個串行到并行接收器和一個并行到串行轉(zhuǎn)換器，它們的時鐘是分開的,。HC06中接收到的數(shù)據(jù)將傳輸?shù)轿覀兊腉reenPAK器件,。引腳10的空閑狀態(tài)為HIGH。發(fā)送的每串數(shù)據(jù)都以邏輯低啟動位,，隨后是可配置數(shù)量的數(shù)據(jù)位,，以及一個或多個邏輯高停止位。

HC06發(fā)送1個起始位,、8個數(shù)據(jù)位和一個停止位,。它的默認波特率是9600。我們將從HC06發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)到GreenPAK SLG46620V的SPI模塊,。

由于Silego SPI模塊沒有起始位或停止位控制,，因此這些位用于使能和禁用SPI時鐘信號（SCLK）。當引腳10變?yōu)長OW時,，IC已經(jīng)接收到一個起始位,，所以我們使用PDLY下降沿檢測器來識別通信的開始。該下降沿檢測器為DFF0提供時鐘，使SCLK信號能夠為SPI模塊提供時鐘,。

我們的波特率為每秒9600位,，所以我們的SCLK周期是1/9600 = 104 μs。因此,，我們將OSC頻率設(shè)置為2 MHz,，并使用CNT0作為分頻器。

2 MHz-1 = 0.5 μs

(104 μs / 0.5 μs) - 1 = 207

因此,，我們希望CNT0計數(shù)器值為207,。為確保不丟失數(shù)據(jù)，在SPI時鐘上增加半個時鐘周期延遲,，從而SPI功能塊在正確的時間進行計時,。這是通過使用CNT6、2-bit LUT1和OSC模塊的外部時鐘來實現(xiàn)的,。CNT6的輸出在DFF0計時52 μs后才會變高,，這恰好是我們SCLK周期104 μs的一半。當它變高時,，2-bit LUT1 與門允許2 MHz OSC信號進入EXT. CLK0輸入,，其輸出連接到CNT0。

圖2：UART接收器

2．控制單元

在這部分中,，將根據(jù)UART接收器接收的字節(jié)或根據(jù)來自外部按鈕的信號執(zhí)行命令,。引腳12、13,、14,、15被初始化為輸入，并連接到外部按鈕,。

每個引腳內(nèi)部連接到OR門輸入,，門的第二個輸入端通過藍牙連接來自智能手機的相應信號，該信號將出現(xiàn)在SPI并行輸出上,。

DFF6用于激活睡眠模式,，其輸出變?yōu)楦撸仙貋碜?-bit LUT4,，而DFF10用于維持照明狀態(tài)，其輸出從低變?yōu)楦?，當每個上升沿來自3-bit LUT10輸出時反之亦然,。

FSM1是一個8-bit計數(shù)器；當它的值達到0或255時,，它在輸出上給出一個高脈沖,。因此，它用于防止FSM0（16-bit）的值超過255，它的輸出復位DFF,，并且它將DFF10狀態(tài)從開啟變?yōu)殛P(guān)閉,。如果照明由按鈕 + 和 - 控制，并且已達到最大/最小值,，亦是這樣,。

連接到FSM1輸入的信號keep、up將通過P11和P12到達FSM0,，以保持同步,，在兩個計數(shù)器上保持相同的值。

圖3：控制單元設(shè)計

3．時鐘發(fā)生器和復用器

在這部分中,，將生成三個頻率,，但只有一個頻率將在任一時候為FSM計時。第一個頻率是RC OSC,，它從矩陣0到P0取出,。第二頻率是LF OSC，它也從矩陣0到P1取出,。第三個頻率是CNT7輸出,。

根據(jù)3-bit LUT14輸出，3-bit LUT9和3-bit LUT11允許一個頻率通過,。之后,，所選擇的時鐘通過CNT1和CNT3發(fā)送到FSM0和FSM1。

圖4：時鐘發(fā)生器設(shè)計

4. PWM

最后,，F(xiàn)SM0值轉(zhuǎn)換為PWM信號,，通過引腳20出現(xiàn)，引腳20初始化為輸出,，并連接到外部LED,。

圖5：PWM功能塊

安卓app

安卓app具有類似于真實界面的虛擬控制界面。它有五個按鈕：ON/OFF,、UP,、DOWN、睡眠模式和連接,。該安卓應用程序?qū)粹o按動操作轉(zhuǎn)換為命令,，并將命令發(fā)送到藍牙模塊來執(zhí)行。

這個app是用MIT App Inventor制作的,，不需要任何編程經(jīng)驗,。App Inventor允許開發(fā)人員使用網(wǎng)頁瀏覽器連接編程模塊來為安卓OS設(shè)備創(chuàng)建應用程序。您可以將我們的App導入MIT App Inventor,，具體步驟為：單擊我的計算機上的項目 - > 導入項目（.aia）,，然后選擇此App Note中包含的.aia文件,。

要創(chuàng)建安卓應用程序，必須啟動新項目,。需要五個按鈕：一個是藍牙設(shè)備的列表選擇器,，其他是控制按鈕。我們還需要添加藍牙客戶端,。圖6是我們的安卓app用戶界面的截屏,。

添加按鈕后，我們將為每個按鈕分配軟件功能,。我們將使用4 bits來代表按鈕的狀態(tài),。每個按鈕一個bit， 因此,，當您按下按鈕時,，一個特定的數(shù)字將通過藍牙發(fā)送到實際電路。

圖6：按鈕的編程模塊

這些數(shù)字如表1所示：

表1：指令-Bit表示

圖7：按鈕編程模塊

圖8：電路原理圖

圖9：原型界面

總結(jié)

本應用筆記介紹了一種可以通過兩種方式（安卓app和實體按鈕）控制的智能調(diào)光器,。介紹了GreenPAK SLG46620V內(nèi)部四個獨立的功能塊,，用于控制增加或減少燈光PWM的工作流程。此外,，還介紹了睡眠模式功能,，作為該應用中可選的額外調(diào)制的示例，該示例是低電壓的,，也可以更改成高電壓的功能,。

術(shù)語和定義

CMIC：可配置混合信號IC（Configurable Mixed-Signal Integrated Circuits）

UART：通用異步收發(fā)器（Universal asynchronous receiver-transmitter）

LED：發(fā)光二極管（Light-emitting diode）

SPI：串行外設(shè)接口（Serial Peripheral Interface）

PWM：脈沖寬度調(diào)制（Pulse-width modulation）

FSM：有限狀態(tài)機（Finite-state machine）

LUT：查找表（Look-up table）

DFF：D觸發(fā)器（D-type flip-flop）