Хотя до настоящего времени сложные, управляемые системы подсветки салона практически отсутствовали – за исключением функций подсветки задней части автомобиля – сейчас они становятся фактическим стандартом в дизайне интерьера и экстерьера автомобилей.

Задача

: Что касается проектирования систем подсветки салона, то здесь выявляются некоторые производственные ограничения. Световой индикатор расположен только там, где его легко установить поставщикам проводки: слева направо, в пространстве для ног и т. д. Разместить световой индикатор на рулевом колесе, рычаге переключения передач и потолочной консоли сложно, поскольку они не соединены между собой. Чтобы избежать различий в цветовых тонах, выбраны светодиоды подсветки совершенно разных цветов (синий свет на световом индикаторе и оранжевый на кнопках рулевого колеса). Нет ничего более запутанного, чем четыре разных оттенка красного на четырех разных кнопках.

Когда поставщики осветительных приборов, рулевого колеса, потолочной консоли и дверного модуля разные, задача становится очень сложной. Кроме того, светодиоды поступают от разных поставщиков и из разных производственных партий, с различными кривыми старения и температурным дрейфом. Это означает, что концепцию окружающего освещения не может интегрировать компания, специализирующаяся на кнопках рулевого колеса или емкостных сенсорных экранах, но не компания, занимающаяся монтажом проводки, сортировкой, компенсацией или калибровкой светодиодов.

Инновации в дизайне салона автомобиля, наряду с интегрированным освещением, представляют собой очень сложную задачу. На рисунке 1 освещение расположено там, где направляющая рейка легко устанавливается, рядом с приборами или у ног, но не там, где это имеет смысл с точки зрения дизайна. Кроме того, могут быть интегрированы элементы, связанные с безопасностью, например, в рулевое колесо или потолочную консоль, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2: Концепция будущей подсветки салона автомобиля.


Различные модули освещения не взаимодействуют синхронно, что делает практически невозможным создание динамических световых эффектов. Например, невозможно создать свет, движущийся слева направо. Для этого необходимо применять новые методы и технологии проектирования, что открывает двери для следующего поколения разработок в области дизайна освещения салона автомобиля. Представьте себе автомобиль с автономным управлением 3-го уровня в режиме автономного вождения. Он будет сигнализировать об этом зеленым или синим цветом. Когда автомобиль попросит водителя взять управление на себя, он даст 10 секунд и начнет динамически двигаться желтым или красным цветом. Незадолго до того, как водитель возьмет управление на себя, он начнет мигать красным.

Решение
ISELED призвано устранить эту проблему путем интеграции интеллектуального устройства в светодиодный модуль. Этот модуль будет отвечать за компенсацию цветовой температуры, сортировку и калибровку. В результате светодиоды будут работать одинаково независимо от производственной партии, времени и температуры. Каждый светодиод будет отображать абсолютно одинаковую цветовую температуру, преодолевая проблемы, с которыми автопроизводители сталкивались до сих пор. Калибровка будет выполняться для каждого отдельного светодиода, и ведущие производители, такие как OSRAM и DOMINANT Opto, уже выпускают такие светодиоды.

Еще одно преимущество — возможность соединения более 4000 узлов с очень высокой скоростью передачи данных 2 Мбит/с, как показано на рисунке 3. Эта спецификация позволяет создавать различные типы новых динамических световых эффектов, а также смешивать цвета. Другие возможности в приложениях для матричной подсветки, наружного освещения и управления подсветкой экранов включают различные этапы динамического затемнения светодиодной подсветки для повышения контрастности и качества цветопередачи.

Рисунок 3: Конфигурация цепочки ISELED на скорости 2 Мбит/с.

Решения Microchip:
На практике для установления связи со светодиодной цепочкой ISELED необходим микроконтроллер, требующий специального протокола с последовательным интерфейсом, совместимым с ISELED. Преимущество решения на основе микроконтроллера Microchip с независимыми от ядра периферийными устройствами (CIP) заключается в том, что эти уникальные наборы блоков могут быть соединены между собой без промежуточной логики или других периферийных элементов, триггеров и т. д. Благодаря этому Microchip может создавать периферийные устройства ISELED, используя только аппаратное обеспечение, без нагрузки на программное обеспечение и обработку ЦП. Эти особенности позволяют управлять светодиодами ISELED даже с помощью самых простых и компактных 8-битных микроконтроллеров. Microchip также предлагает поддержку ISELED во всех своих микроконтроллерах, вплоть до высокопроизводительной 32-битной модели AUTOSAR с 2 МБ памяти (рис. 4).

Рисунок 4: Микроконтроллеры в различных областях применения.

Кроме того, эта возможность позволяет им внедрять и комбинировать другие основные компоненты проектирования, что еще больше стимулирует инновации. Одним из таких компонентов может быть модуль LIN, загрузчик, модуль управления емкостным сенсорным экраном или емкостной датчик приближения. Благодаря оставшейся пропускной способности эти решения могут быть реализованы с использованием CIP, минимального программного обеспечения и минимального количества циклов ЦП. Например, семейство микроконтроллеров PIC18F K42 включает модуль ISELED и UART LIN с аппаратным конечным автоматом LIN, поддерживающим синхронное прерывание (Sync Break) и функцию автокоррекции скорости для UART. Это семейство микроконтроллеров производится с аппаратным модулем CAPTouch.

Рисунок5: Микроконтроллеры с решениями ISELED и LIN to ISELED на одном кристалле.

Уникальным кандидатом в каталоге 32-битных устройств Microchip является семейство SAM HA1, которое объединяет модуль сброса нагрузки Vbat, LDO и LIN-трансивер, а также модули ISELED, UART LIN и PTC с емкостным сенсорным управлением. Таким образом, решение на одном чипе, такое как LIN-to-ISELED, вместе с внутренним модулем бесконтактного датчика, может быть реализовано в корпусе размером 5x5 мм. Это самое маленькое решение ISELED на рынке. На рисунке 5 показан список микроконтроллеров, доступных в настоящее время для ISELED.

Для настройки и включения периферийного устройства ISELED конфигурация модуля интегрирована в отдельный загружаемый файл под названием MPLAB Code Configurator. Благодаря этому графическому пользовательскому интерфейсу конфигуратора периферийное устройство можно настроить простым щелчком мыши. Его также можно комбинировать с другими периферийными устройствами, такими как сенсорные и LIN-модули.

Рисунок 6: Конфигуратор кода MPLAB для ISELED.

Конфигуратор кода можно бесплатно загрузить с веб-сайта Microchip или через представителя. Для этого необходимо принять лицензионное соглашение на бесплатную ознакомительную версию, как показано на рисунке 6. Microchip также предлагает платы разработки для своих микроконтроллеров. Эти платы включают в себя простые варианты подключения оборудования ISELED, как показано на рисунке 7 (также доступны другие варианты для LIN-трансивера и емкостных сенсорных датчиков). После подключения цепочек ISELED можно использовать конфигуратор кода, и разработка завершается быстро. Цель состоит в том, чтобы сделать внедрение инноваций, предоставляемых ISELED, максимально быстрым и простым.

Рисунок 7: Плата разработки с модулем подключения ISELED.

Заключение:
Внутреннее освещение RGB представляет собой сложную задачу с точки зрения производства. Эта сложность ограничивает инновации во многих автомобильных приложениях, которые пытаются объединить другие функции с окружающим освещением. ISELED и Microchip преодолевают эти технические и производственные барьеры, внедряя инновации в освещение и другие приложения, такие как интеграция датчиков, обнаружение приближения и обнаружение рук.
Microchip предлагает комплексный портфель решений, позволяющий использовать ISELED с микроконтроллерами, от высокопроизводительных 32-битных моделей до более простых, доступных и энергоэффективных 8-битных моделей. Microchip предлагает комбинации LIN to ISELED, источников питания и емкостных датчиков. Они даже доступны в виде однокристального устройства и используют самый маленький корпус LIN to ISELED размером всего 5x5 мм. CIP-модули можно конфигурировать с помощью бесплатного конфигуратора кода MPLAB от Microchip и бесплатной ознакомительной версии ISELED. Наконец, исходный код можно загрузить на гибкую плату разработки, предлагая инновационное и комплексное высокоуровневое решение, которое сокращает время выхода на рынок при низких инвестиционных затратах.