點燈——工程師的浪漫，電子人的信仰！
哪個硬核工程師的入門之路不是從點亮第一顆LED開始的？
那麼，若想點亮一個 RGB LED 燈，究竟需要多少個元件？又要撰寫多少行程式碼？你可能會認為需要單晶片的精密控制，需要電阻、電容等元件的協同配合，還需要反覆調試的程式邏輯。
今天，我們要玩點不一樣的——無需撰寫程式碼，只憑一塊開發板，就能讓你盡情玩轉 RGB LED 燈的花樣控制！
這塊開發板是基於英飛凌最新推出的LED驅動器TLD4020設計的，有什麼特別之處呢？聽聽豆豆與英飛凌工程師怎麼說——
TLD4020是一顆什麼樣的晶片？
從功能上看，TLD4020 就是一款 3 通道的 LED 驅動器，每個通道有高達 51.5mA 的輸出電流，還可以進行並聯配置，支援更高的負載電流，而且 3 個通道可以獨立設定不同的 PWM 配置。
從內部組成來看，TLD4020整合了一個Cortex M23核心。Cortex-M23是Cortex-M系列中最節能的一款，採用了ARMv8-M架構，並支援Arm Thumb+Thumb-2指令集。與核心配套的片上存儲包括：32 kB的閃存、576B的內存、3 kB的SRAM，以及用於啟動韌體和閃存程序的Boot ROM。
除了Cortex M23核心，TLD4020還整合了以下資源：11位ADC轉換、2個GPIO埠、1個11位數位溫度感測器（DTS）、11位電源監控、支援LIN匯流排分流法（BSM）實現從節點位置檢測（SNPD）自動尋址等等。
所以，說它是一個 LED 驅動器，沒錯，但它又不僅僅是驅動器。有了這樣的配置，它可以做更多的事情，繼續往下看。
TLD4020用於什麼樣的場景中？
我們知道LED屬於電流驅動型元件，對於普通LED的驅動，其亮度和壽命主要由通過的電流決定，因此驅動電源需要提供穩定的直流電流，避免電流波動導致LED光衰或燒毀；驅動電源的輸出電壓需涵蓋LED串的總電壓，並留有餘量。在日常照明、汽車車燈照明中，普通的LED驅動器就可以實現。
隨著汽車智慧化的發展，車用氛圍燈逐漸進入大眾視野，成為高端智慧汽車的「標配」之一。氛圍燈透過不同顏色的燈光，不僅能營造浪漫溫馨的車內氛圍，還能有效調節駕駛者和乘客的情緒，緩解視覺疲勞。在功能性方面，氛圍燈還可以作為安全提示，例如透過特定燈光變化提醒車門未關等情況。作為輔助裝飾燈，氛圍燈在提升車內美觀性與乘坐舒適性的同時，也透過多樣化的功能增強了實用性。
車用氛圍燈需要實現多變的顏色、精準的亮度控制，還要能呈現各種動態效果，例如呼吸燈、音樂律動等。
複雜的燈光效果，再加上精準控制是車用氛圍燈設計的一個難點。不過有了TLD4020，這就不是問題了。
首先，TLD4020內部整合了LIN收發器，其自動尋址功能可以精準定位每個RGB LED燈。
而LIN自動尋址還可以簡化產線裝配，實現更模組化的設計，自動尋址還能避免人工配置錯誤（例如地址重複），減少因地址衝突導致的通信故障。動態地址分配支持故障節點的隔離與替換，增強系統容錯性。在功能擴展上也相當靈活，能實現動態燈光效果，例如能根據駕駛模式自動切換。
接下來就是非常重要的顏色控制了。RGB 氛圍燈能夠實現豐富多樣的色彩變化，是由紅（R）、綠（G）、藍（B）三種基色以不同比例混合而成的。這個比例需要透過專門的演算法計算，並且還需要採用PWM技術來實現對 RGB光源亮度的控制。因此，讓RGB三原色混合出目標顏色並不是一件容易的事，一不小心就可能出錯，混出所謂的“死亡”顏色。
TLD4020 的 MCU 核心支援這樣的演算法進行混色和座標轉換計算，計算出 RGB 三個亮度比，得到經過精確計算和調整的 RGB LED 的 PWM 占空比。晶片內部的 3 路 16 位元 PWM 引擎發生器輸出 3 路 PWM 信號來控制 RGB LED 燈，從而使它們發出的光按照特定比例混合，達到所需的目標顏色。
LED 作為半導體，其長時間發光會導致溫度上升，而當溫度發生變化時，由於紅光、綠光、藍光 LED 的發光效率變化不一致，特別是紅光的發光效率變化較大，會導致原本設定的顏色比例失衡，從而使混光後的顏色產生偏移。
TLD4020內部整合了一個11位數位溫度感測器（DTS），可以監測LED的溫度，並即時回饋給MCU核心。透過計算當前溫度來獲得對應的LED座標，使用這個參數，經由調光校準演算法，計算出當前溫度下對應顏色的PWM值。這就是RGB LED的溫度補償功能。為了方便調試，針對TLD4020，英飛凌提供了混色和溫度補償演算法的接口API，可以直接調用。
TLD4020調試會不會很麻煩？
我幫大家試過了，只需要簡單幾步就可以愉快地點燈。
硬體方面，使用的是這套評估板，包括TLD4020核心板和底板。兩塊板透過這三個接插件連接在一起，採用子母板的形式也是為了方便調試，更方便大家設計符合自己需求的底板。
其中核心板是 TLD4020 的典型應用電路，周邊電路非常簡潔。
而底板上的功能比較多，主要包含：
- 板載調試器部分可以透過 USB 連接到 PC，將程式碼下載到 TLD4020 裡。
- LIN 收發器部分使用了 TLE7259 收發器，以及 LIN_S 和 LIN_M 兩個端口。
- 一個RGB燈，可以展示控制效果，同時三個輸出端口也設置了測試點以及接插件引出，方便外接LED進行調試。
- 整板電源輸入
軟體方面，需要安裝Keil軟體，相信只要調試過單晶片的小夥伴，對Keil一定非常熟悉了，就不多做介紹了。
有了 Keil 之後，再安裝 Infineon MCU Configuration Wizard 和 TLD4020 晶片包，在 Keil 裡就能看到匯入的元件包了，這樣就可以給開發板上電了。
上電之後，在 Keil 的 Pack Installer 裡找到 TLD4020，然後點擊 Examples，這裡包含了測試範例。先打開 “BLINKY_SIMPLE_EXAMPLE” 範例，這個程式是用來測試板載 RGB 的，編譯程式，然後將程式下載到板卡裡，就可以看到板子上的 LED 色彩輪流變換了。
透過板載的電位器，還可以調節LED的亮度，只需要將「ADC11_POTI_SWTRG_EXAMPLE」程式編譯並下載到板卡即可，變化過程非常順暢。
至此，不需要寫一行程式碼，就能完成點燈了，我說的沒錯吧。
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