【導讀】本應用筆記介紹了如何使用Dialog GreenPAK™ SLG46620V創建智能數字調光器設計。調光器是住宅、酒店和許多建築中常用的照明開關。較舊版本的調光開關是手動的，一般包含一個旋轉開關（電位計）或多個按鈕來控製照明水平。本應用筆記介紹了如何創建可以通過兩種方法（智能手機和物理按鈕）控製照明亮度的數字調光器。

術語和定義

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

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

LED：發光二極管（Light-emitting diode）

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

PWM：脈衝寬度調製（Pulse-width modulation）

FSM：有限狀態機（Finite-state machine）

LUT：查找表（Look-up table）

DFF：D觸發器（D-type flip-flop）

引言

本應用筆記介紹了如何使用Dialog GreenPAK™ SLG46620V創建智能數字調光器設計。調光器是住宅

、酒店和許多建築中常用的照明開關。較舊版本的調光開關是手動的，一般包含一個旋轉開關（電位計）或多個按鈕來控製照明水平。本應用筆記介紹了如何創建可以通過兩種方法（智能手機和物理按鈕）控製照明亮度的數字調光器。這兩種模式可以無縫地協同工作，用戶可以通過按鈕或智能手機來調高或調低照明亮度。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，它有助於將分立器件數量降到最少。GreenPAK IC體積小


，含有多用途組件，有助於設計人員減少產品設計的元件數量和增加新功能。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、有限狀態機（FSM）以yi及ji很hen多duo有you用yong的de附fu加jia模mo塊kuai。這zhe些xie組zu件jian有you助zhu於yu設she計ji工gong程cheng師shi創chuang建jian可ke以yi通tong過guo藍lan牙ya設she備bei或huo牆qiang壁bi按an鈕niu進jin行xing控kong製zhi的de實shi用yong智zhi能neng調tiao光guang器qi
，支zhi持chi延yan時shi調tiao光guang
，並bing提ti供gong額e外wai的de可ke選xuan功gong能neng
，而er無wu需xu使shi用yong微wei控kong製zhi器qi或huo昂ang貴gui的de元yuan件jian。

項目特點：

1.兩種控製方法：移動app和實體按鈕

2.平滑的燈光開關過渡。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分鍾內逐漸降低。這有助於患有失眠症的人
，它也適用於兒童臥室和零售店（關閉時）。

項目界麵

該項目界麵有四個按鈕
，作為GreenPAK輸入：

開/關：打開和關閉燈光（軟啟動/關閉）

調亮：調高燈光亮度

調暗：調低燈光亮度

睡眠模式：開啟睡眠模式時，燈光亮度會在10分鍾內逐漸降低。這給用戶睡前一些時間，並確保燈光不會整夜都亮著。

係統將輸出一個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：調光器框圖

該GreenPAK設計由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據，提取命令
，並將它們發送到控製單元。第二個功能塊是一個控製單元，它接收來自UART接收器或外部按鈕的命令。控製單元決定所需的操作（打開/關閉、調亮、調暗、啟用睡眠模式）。該單元使用LUT實現。

第三個功能塊是時鍾（CLK）發生器。在此項目中
，采用了一個FSM計數器來控製PWM。FSM的值將根據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，所需的時鍾信號根據要求的順序傳輸給FSM；在打開/關閉操作時
，高頻信號傳輸到FSM來進行軟啟動/停止。在調光期間，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。然後
，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生成脈衝。

GreenPAK設計

使用GreenPAK創建調光器設計的最佳方法是使用8 bit FSM和一個PWM。在SLG46620中
，FSM1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並行輸出。SPI並行輸出bits 0到7連接與DCMP1

、DMCP2和LF OSC CLK
、OUT1、OUT0 OSC輸出複用。PWM0從FSM0（16 bits）獲得其輸出。FSM0不會停在255；它可以增加到16383。為了將計數器值限製在8 bits
，增加了另一個FSM；FSM1用來指示計數器何時達到0或255。FSM0用於生成PWM脈衝。由於必須同時更改兩個FSM的值來確保它們具有相同的值，因此設計變得有點複雜，兩個FSM都具有預定義的、有限的、可選CLK。使用CNT1和CNT3作為介體將時鍾信號傳送到兩個FSM。

設計包含以下部分：

1．UART接收器

首先
，我們需要設置HC06藍牙模塊。HC06使用UART協議進行通信。UART代表通用異步接收器/發射器。UART可以在並行和串行格式之間來回轉換數據。它包括一個串行到並行接收器和一個並行到串行轉換器，它們的時鍾是分開的。HC06中接收到的數據將傳輸到我們的GreenPAK器件。引腳10的空閑狀態為HIGH。發送的每串數據都以邏輯低啟動位，隨後是可配置數量的數據位，以及一個或多個邏輯高停止位。

HC06發送1個起始位、8個數據位和一個停止位。它的默認波特率是9600。我們將從HC06發送數據字節到GreenPAK SLG46620V的SPI模塊。

由於Silego SPI模塊沒有起始位或停止位控製，因此這些位用於使能和禁用SPI時鍾信號（SCLK）。當引腳10變為LOW時
，IC已經接收到一個起始位

，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提供時鍾，使SCLK信號能夠為SPI模塊提供時鍾。

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頻率設置為2 MHz，並使用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計數器值為207。為確保不丟失數據，在SPI時鍾上增加半個時鍾周期延遲，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模塊的外部時鍾來實現的。CNT6的輸出在DFF0計時52 µs後才會變高，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．控製單元

在這部分中，將根據UART接收器接收的字節或根據來自外部按鈕的信號執行命令。引腳12、13

、14
、15被初始化為輸入，並連接到外部按鈕。

每個引腳內部連接到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
，該信號將出現在SPI並行輸出上。

DFF6用於激活睡眠模式
，其輸出變為高，上升沿來自2-bit LUT4，而DFF10用於維持照明狀態
，其輸出從低變為高，當每個上升沿來自3-bit LUT10輸出時反之亦然。

FSM1是一個8-bit計數器；當它的值達到0或255時
，它在輸出上給出一個高脈衝。因此，它用於防止FSM0（16-bit）的值超過255，它的輸出複位DFF，並且它將DFF10狀態從開啟變為關閉。如果照明由按鈕 + 和 - 控製

，並且已達到最大/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
，在兩個計數器上保持相同的值。

圖3：控製單元設計

3．時鍾發生器和複用器

在這部分中，將生成三個頻率，但隻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3-bit LUT14輸出
，3-bit LUT9和3-bit LUT11允許一個頻率通過。之後，所選擇的時鍾通過CNT1和CNT3發送到FSM0和FSM1。

圖4：時鍾發生器設計

4. PWM

最後，FSM0值轉換為PWM信號，通過引腳20出現，引腳20初始化為輸出，並連接到外部LED。

圖5：PWM功能塊

安卓app

安卓app具有類似於真實界麵的虛擬控製界麵。它有五個按鈕：ON/OFF、UP、DOWN
、睡眠模式和連接。該安卓應用程序將按鈕按動操作轉換為命令，並將命令發送到藍牙模塊來執行。

這個app是用MIT App Inventor製作的，不需要任何編程經驗。App Inventor允許開發人員使用網頁瀏覽器連接編程模塊來為安卓OS設備創建應用程序。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），然後選擇此App Note中包含的.aia文件。

要創建安卓應用程序
，必須啟動新項目。需要五個按鈕：一個是藍牙設備的列表選擇器，其他是控製按鈕。我們還需要添加藍牙客戶端。圖6是我們的安卓app用戶界麵的截屏。

添加按鈕後，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。每個按鈕一個bit， 因此，當您按下按鈕時，一個特定的數字將通過藍牙發送到實際電路。

圖6：按鈕的編程模塊

這些數字如表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：原型界麵

總結

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）控製的智能調光器。介紹了GreenPAK SLG46620V內部四個獨立的功能塊，用於控製增加或減少燈光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製的示例，該示例是低電壓的，也可以更改成高電壓的功能。

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