虽然到目前为止,除了背光功能外,复杂、可控的环境照明几乎不存在,但现在它正成为汽车内饰和外观设计的实际标准。.

挑战

:在环境照明系统设计方面,一些制造限制显而易见。照明导光条的位置只能方便线束供应商安装,例如从左到右、脚部空间等。由于方向盘、换挡杆和顶置控制台未连接,因此难以将照明导光条安装在这些位置。为了避免出现不同的色调,我们选择了完全不同颜色的环境LED灯(照明导光条使用蓝色环境光,方向盘按钮使用橙色环境光)。没有什么比四个不同的按钮使用四种不同的红色更令人困惑的了。

当照明导轨、方向盘、顶置控制台和车门模块的供应商不同时,挑战就变得非常复杂。此外,LED灯珠来自不同的供应商和生产批次,老化曲线和温度漂移也各不相同。这意味着,一家专门生产方向盘按钮或电容式触摸屏,但并不擅长LED制造中的线路安装、分档、补偿或校准的公司,无法将环境照明方案集成到车辆中。.

汽车内饰创新,包括集成照明,非常复杂。如图 1 所示,照明灯的位置虽然便于安装导轨(例如仪表盘附近或脚部),但从设计角度来看并不合理。此外,还可以集成安全相关功能,例如将照明灯集成到方向盘或顶置控制台中,如图 2 所示。.

图 2:未来汽车环境照明的概念。.



不同的照明模块无法同步通信,这使得实现动态照明效果几乎不可能。例如,无法实现从左到右移动的灯光效果。为了实现这一点,必须应用新的设计方法和技术,从而开启下一代车内照明设计的新篇章。想象一下,一辆处于自动驾驶模式的L3级自动驾驶汽车,它会以绿色或蓝色灯光指示当前状态。当车辆请求驾驶员接管方向盘时,它会等待10秒钟,并以黄色或红色动态闪烁。在驾驶员即将接管控制权之前,它会闪烁红色。.


方案
旨在通过在LED模块中集成智能设备来解决这一问题。该模块将负责 色温补偿、分档和校准。因此,无论生产批次、时间长短以及温度如何,LED的性能都将保持一致。每个LED都将呈现完全相同的色温,从而克服了汽车制造商迄今为止面临的挑战。校准将针对每个LED单独进行,欧司朗和DOMINANT Opto等领先制造商已经开始生产此类LED。

另一优势在于该链路能够连接超过 4000 个节点,并实现高达 2 Mbps 的数据传输速率,如图 3 所示。这一特性使得实现各种新型动态照明效果以及混色成为可能。此外,在矩阵背光应用、户外照明和屏幕背光控制等领域,该链路还支持不同级别的动态 LED 背光调光,从而增强对比度和色彩质量。.

图 3:2Mbps ISELED 链的配置。.


微芯科技解决方案:
实际上,需要使用微控制器与ISELED LED灯串建立通信,这需要使用与ISELED兼容的串行引擎的特殊协议。基于微芯科技微控制器及其独立于内核的外设(CIP)的解决方案的优势在于,这些独特的模块组无需中间逻辑或其他 外设元件(例如触发器)即可互连。因此,微芯科技能够仅使用硬件创建ISELED外设,而无需软件和CPU处理。这些特性使得即使是最简单、最小的8位微控制器也能控制ISELED LED。微芯科技在其所有微控制器中均提供ISELED支持,直至其高性能32位AUTOSAR型号(配备2M​​B内存)(图4)。

图 4:微控制器在不同应用中的应用。.

此外,这种能力使他们能够实现并组合其他核心设计模块,从而进一步推动创新。这些模块可以是 LIN 模块、引导加载程序、电容式触摸控制模块或电容式接近传感器。利用剩余带宽,这些解决方案可以使用 CIP(集成编程接口)、最少的软件和最少的 CPU 周期来完成。例如,PIC18F K42 微控制器系列集成了 ISELED 模块和带有 LIN 状态机硬件的 LIN UART,该 UART 具有同步中断(Sync Break)和自动波特率功能。该微控制器系列还配备了 CAPTouch 硬件模块。.

图5:单芯片上集成 ISELED 和 LIN 到 ISELED 解决方案的微控制器。

在Microchip的32位产品目录中,SAM HA1系列器件独树一帜。该系列器件集成了Vbat负载转储、LDO和LIN收发器,以及ISELED、UART LIN和PTC模块,并具备电容式触摸感应功能。因此,诸如LIN到ISELED这样的单芯片解决方案,加上内部接近感应模块,可以封装在5x5mm的芯片中。这是目前市场上最小的ISELED解决方案。图5列出了目前可用于ISELED的微控制器。.

要配置和启用 ISELED 外设,该模块的配置集成在一个名为 MPLAB 代码配置器的单独可下载文件中。借助这个图形用户界面配置器,只需单击鼠标即可配置外设。它还可以与其他外设(例如触摸模块和 LIN 模块)配合使用。.

 

图 6:ISELED 的 MPLAB 代码配置器。.

代码配置器可从 Microchip 网站或通过其代表免费下载。下载需要接受免费评估许可协议,如图 6 所示。Microchip 还为其微控制器提供开发板。这些开发板集成了用于 ISELED 硬件的简易连接选项,如图 7 所示(LIN 收发器和电容式触摸传感器也有其他连接选项)。ISELED 灯串连接完成后,即可使用代码配置器,快速完成开发。我们的目标是让 ISELED 带来的创新应用尽可能快速便捷。.

图 7:带有 ISELED 连接模块的开发板。.

结论:
RGB车内照明的制造工艺面临着诸多复杂挑战。这种复杂性限制了许多试图将其他功能与环境照明相结合的车辆应用领域的创新。ISELED和Microchip克服了这些技术和制造障碍,为照明及其他应用(例如传感器集成、接近检测和手部检测)带来了创新。Microchip
提供全面的产品组合,支持ISELED与各种微控制器的集成,从高端32位型号到更简单、更经济实惠的低功耗8位型号,应有尽有。Microchip提供LIN到ISELED、电源和电容式传感的组合方案。这些方案甚至可以集成在单芯片器件中,并采用尺寸仅为5x5mm的最小LIN到ISELED封装。用户可以使用Microchip的免费MPLAB代码配置器和ISELED的免费评估版来配置CIP。最后,源代码可以下载到灵活的开发板上,从而提供创新且全面的高级解决方案,以较低的投资成本缩短产品上市时间。