ISELED—氛圍燈方案的新選擇

1.ISELED 介紹

1.1 前言

現(xiàn)在主流的車內(nèi)氛圍燈方案分為兩種，一種是帶自動尋址功能的LIN總線方案，代表的芯片如ELMOS的E521.31/E521.36，邁來芯的MLX81106/MLX81108，英迪芯的IND83209/IND83211。一種是使用了ISELED技術(shù)的Smart RGB LED方案（將LED Driver&Controller和LEDs封裝在一起），代表芯片如統(tǒng)明亮的seddLED 3.0系列，弘凱光電的iCLed系列等。兩種方案的對比如下表：

1.2 ISELED聯(lián)盟

ISELED聯(lián)盟是一個開放的工業(yè)聯(lián)盟，其目標是開發(fā)一個基于 ISELED 技術(shù)的綜合生態(tài)系統(tǒng)——即用于創(chuàng)新汽車照明的完整系統(tǒng)解決方案。如今，已有多家制造商提供的各種ISELED產(chǎn)品。

從2016年底（ISELED 成立時）最初的5個成員，聯(lián)盟成員的數(shù)量已增加到 30多家公司和機構(gòu)。聯(lián)盟成員如下圖，包含LED廠商，MCU廠商，汽車零部件廠商等。

ISELED聯(lián)盟成員

1.3 ISELED產(chǎn)品

ISELED官網(wǎng)的產(chǎn)品分如下幾種：

• SMART DIGITAL LEDS
• LED Driver & Controller
• Microcontrollers
• ADK - Application & Development Kit

ISELED系統(tǒng)框圖

以上圖為例，簡單介紹一下這幾種產(chǎn)品，

• INLC10AQ屬于LED Driver & Controller，主要負責通信協(xié)議和驅(qū)動LED。目前這部分產(chǎn)品只有Inova能提供
• A3A-FKG-1400-1屬于Smart Digital LEDs，可以認為是INLC10AQ和LED的結(jié)合體。目前這部分產(chǎn)品有四家能提供，分別是統(tǒng)明亮、弘凱、億光和歐司朗，做這類產(chǎn)品需要找Inova購買LED Driver & Controller然后和自家的LED進行結(jié)合，最終變成Smart Digital LEDs。
• S32K屬于ISELED主機節(jié)點指定的MCU，NXP提供了基于S32K的ISELED驅(qū)動庫，客戶使用S32K可以很方便的和Smart Digital LEDs進行通信并實現(xiàn)各種燈效。目前這部分產(chǎn)品主要有兩家能提供，除了NXP還有Microchip。
• ADK屬于應(yīng)用和開發(fā)套件，方便客戶快速評估ISELED方案。目前能提供ADK的主要是Inova和feno兩家公司。

1.4 ISLED應(yīng)用方向

ISELED目前應(yīng)用方向有三個，分別是：

• AMBIENT LIGHTING，環(huán)境照明，如車內(nèi)靜態(tài)氛圍燈。
• FUNCTIONAL LIGHTING，功能照明，如人手脫離方向盤時進行警示。
• DYNAMIC LIGHTING EFFECTS，動態(tài)燈效，如儀表盤的動態(tài)背光燈。

2.ISELED Driver獲取及安裝

本篇文章主要介紹基于S32K144控制的ISELED方案試用，所以需要先準備好S32K1的ISELED軟件驅(qū)動。

S32K1xx的官方IDE安裝之后是不帶ISELED驅(qū)動的，需要從NXP官網(wǎng)下載對應(yīng)的exe文件并選擇IDE的安裝目錄進行覆蓋安裝，才能使用ISELED功能。

2.1 ISELED Driver獲取

1.瀏覽器中輸入S32K-ISELED LED Lighting Solution^[1] ^的鏈接，并登錄在NXP官網(wǎng)注冊的個人賬號，如下圖：

2.點擊 Design Resources ，往下移動到 Softeware ，能看到S32K SDK ISELED driver的下載選項，如下圖：

3.點擊下載按鈕，在跳轉(zhuǎn)的界面點擊 Previous ，能夠看到RTM 4.0.0版本的ISELED驅(qū)動：

4.點擊 SW32K1-ISELED-RTM-4.0.0 ，在彈出的協(xié)議界面點擊同意，會跳轉(zhuǎn)至如下界面，接著點擊S32K1_ISELED_RTM_4.0.0.exe進行下載，建議ReleaseNotes也下載一下，里面包含了對SDK的要求；

5.下載的同時，點擊 License Keys ，會跳出如下界面；

6.勾選復(fù)選框，點擊Generate，彈出如下界面；

7.點擊Save All按鈕，會將license文件下載到本地。

2.2 ISELED Driver安裝

2.2.1 安裝前準備

打開上一章節(jié)提到的 S32K1_ISELED_RTM_4.0.0_ReleaseNotes.pdf ，可以看到ISELED RTM4.0.0的驅(qū)動包是和S32K1xx的RTM3.0.0，RTM3.0.1, RTM3.0.2匹配的,所以安裝ISELED驅(qū)動之前，先要保證安裝了S32DS For ARM 2.2,這個開發(fā)環(huán)境自帶的就是S32K1xx的RTM3.0.0版本的SDK。

ISELED ReleaseNotes

2.2.2 安裝注意事項

在S32DS for ARM 2.2安裝好之后，雙擊S32K1_ISELED_RTM_4.0.0.exe進行安裝，安裝過程中需要加載之前保存的license文件以及選擇S32DS安裝目錄下的S32K1xx_RTM_3.0.0文件夾，如下面兩張圖：

2.2.3 安裝后檢查

安裝完，可以檢查下S32K1xx_RTM_3.0.0文件夾內(nèi)的相關(guān)文件夾是否有了ISELED相關(guān)的文檔和庫文件。

3.ISELED方案試用

3.1 Demo方案介紹

由于手上沒有ISELED的ADK，只能利用S32K144開發(fā)板加上之前客戶送的一套ISELED燈板搭建一套演示套件

整體的demo框圖如下所示：

ISELED DEMO 框圖

3.2 編寫Demo程序

3.2.1 圖形化界面配置

1.打開S32DS2.2，新建application工程，命名為 S32K144EVB_ISELED_Demo_Test ，并選擇S32K144_SDK 3.0.0版本。

2.等界面加載完成后，添加ISELED組件，如下圖，和其相關(guān)的其他組件也會自動添加。

3.打開ISELED組件，按下圖配置，相關(guān)參數(shù)后面章節(jié)再詳細介紹。

4.打開timing_pal組件，使用lpit定時器的通道0。

5.打開時鐘組件，使能Flexio時鐘。

至此，圖形化界面配置結(jié)束。

3.2.2 main函數(shù)編寫

首先是clock，timing，iseled的初始化，如下所示：

int main(void)
{
  /* Write your local variable definition here */
 testInitType.crcEnable = 1;
 testInitType.firstLedAdr = 1;
 testInitType.tempCmpEnable = 0;
 testInitType.voltSwing = 0;
  /*** Processor Expert internal initialization. DON'T REMOVE THIS CODE!!! ***/
  #ifdef PEX_RTOS_INIT
    PEX_RTOS_INIT();                   /* Initialization of the selected RTOS. Macro is defined by the RTOS component. */
  #endif
  /*** End of Processor Expert internal initialization.                    ***/
  /* Write your code here */
  /* For example: for(;;) { } */
 CLOCK_SYS_Init(g_clockManConfigsArr, CLOCK_MANAGER_CONFIG_CNT, g_clockManCallbacksArr, CLOCK_MANAGER_CALLBACK_CNT);
 CLOCK_SYS_UpdateConfiguration(0U, CLOCK_MANAGER_POLICY_FORCIBLE);


 /*Initialize timing pal instance used by the ISELED Driver for the timeout mechanism*/
 TIMING_Init(&timing_pal1_instance, &timing_pal1_InitConfig);

 digLED_Init_Interface(NUMBER_OF_INTERFACES, iseled1_InitConfig);
 digLED_Init_Strip(&testInitType, &digLEDResultStrip1, strip);

其中，

• digLED_ReturnType digLED_Init_Interface(uint8_t nrOfInterfaces, const digLED_ConfigType *configStruct);主要是進行ISELED接口的配置，如選擇Flexio還是SPI，控制多少路ISELED，選用哪些引腳，外設(shè)的超時時間，使用中斷還是DMA等。
• digLED_ReturnType digLED_Init_Strip(const digLED_InitType* ChainInitPtr, digLED_ReadDataResultType* ChainInitResultPtr, uint8_t StripNr);主要是針對具體某一路ISELED的通信協(xié)議進行配置，如首ISELED的地址，是否進行CRC校驗，差分電壓幅值，是否進行相位偏移等。

然后調(diào)用digLED_ReturnType digLED_Set_RGB(uint8_t Red, uint8_t Green, uint8_t Blue, uint16_t Address, uint8_t StripNr);實現(xiàn)燈效。其中Red，Green，Blue用于設(shè)置燈顏色的RGB值，Address代表要設(shè)置的ISELED芯片地址（0代表設(shè)置所有ISElED），StripNr代表要設(shè)置第幾路ISELED。

如設(shè)置紅色單顆流水效果的代碼如下：

void RunWaterRed(void)
 {
   OSIF_TimeDelay(1);
   digLED_Set_RGB(0       , 0       , 0       , 0, strip);
   OSIF_TimeDelay(1);
   uint8_t ledNr;
   uint8_t r = 255, g = 0,  b = 0;
   for(ledNr=1; ledNr<=NUM_OF_LED; ledNr++){
    digLED_Set_RGB(r       , g       , b       , ledNr, strip);
    OSIF_TimeDelay(100);
    digLED_Set_RGB(0       , 0       , 0       , ledNr, strip);
    OSIF_TimeDelay(1);
   }
 }

3.2.3 Demo工程分享

整套工程代碼的鏈接如下：

• 鏈接：https://pan.baidu.com/s/1Bx5gTDurymVcxB1y-SSTwA
• 提取碼：5bkl

3.3 Demo測試

測試效果如下（因為大小限制，只剪輯了一部分效果）：

3.4 ISELED組件說明

由于ISELED組件的參數(shù)比較多，如下圖在這里著重說明一下。

ISELED組件參數(shù)

1. Interface，選擇ISELED的接口，主要選項有Flexio，LPSPI0，LPSPI1和LPSPI2。
2. Strip Number,表示第幾路ISELED，最多可以有13路，其中Strip1到strip10使用Flexio接口，Strip11到Strip13使用LPSPI接口。
3. Data Pin和Clock Pin，選擇和第一個ISELED芯片連接的數(shù)據(jù)引腳以及時鐘引腳。ISELED芯片直接通過差分總線相連，只有和MCU相連接的ISELED芯片（首地址芯片）走同步信號。

注意Data Pin和Clock pin不能選擇相同的Logical pins。以下圖為例，選擇PTA10為data pin時，不能選擇PTD0或者PTD9為Clock pin，因為他們都屬于FXIO_D0。

4. DMA配置，如果使能了DMA配置，下面的DMA接收、發(fā)送通道以及EDMA組件也需要同步配置。
5. callback，回調(diào)函數(shù)設(shè)置，如果填寫了回調(diào)函數(shù)名稱，當指令接收、發(fā)送完成，或者發(fā)生超時，CRC error等錯誤時，會調(diào)用該函數(shù)。
6. Timer channel，配置iseled調(diào)用的定時器通道，需要同步在timing_pal進行配置。
7. timeout duration，配置三種指令的超時時間，分別是初始化，讀和ping。

超時時間推薦的計算公式如下(N代表LED數(shù)量，最終計算結(jié)果的單位為us)：

8. Interface CLK，顯示選擇的接口的時鐘來源，注意在clockMan組件使能對應(yīng)的時鐘。
9. Timer CLK，顯示使用的定時器的時鐘來源。