26

Aug . 2025

点灯,先从这块开发板开始!

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哪个硬核工程师的入门之路不是从点亮第一颗LED开始的?


那么,若想点亮一个 RGB LED 灯,究竟需要多少个器件?又要编写多少行代码?你想或许需要单片机的精密控制,需要电阻、电容等元件的协同配合,还需要反复调试的代码逻辑。


这块开发板是基于英飞凌最新推出的LED驱动器TLD4020设计的,有什么特别之处呢?听听豆豆与英飞凌工程师怎么说——

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TLD4020是一颗什么样的芯片?

从功能上看,TLD4020就是一款3通道的LED驱动器,每个通道有高达51.5mA的输出电流,还可以进行并联配置,支持更高的负载电流,而且3个通道可以独立设置不同的PWM配置。


而从内部组成上看,TLD4020集成了一个Cortex M23内核,Cortex-M23是Cortex-M系列中最节能的,使用的是ARMv8-M架构, Arm Thumb+Thumb-2指令集。与内核配套的片上存储包含:32 kB闪存、576B内存、3 kB SRAM以及用于启动固件和闪存程序的Boot ROM 。


除了Cortex M23内核,TLD4020还集成了这些资源:11位ADC转换、2个GPIO口 、1个11位数字温度传感器(DTS)、11位电源监控、支持LIN总线分流法(BSM)实现从节点位置检测(SNPD)自动寻址等等。


所以,说它是一个 LED 驱动器,没错,但它又不仅仅是驱动器,有了这样的配置,它可以做更多的事情,继续往下看。

TLD4020用在什么样的场景中?

我们知道LED 属于电流驱动型器件,对于普通LED的驱动,其亮度和寿命主要由通过的电流决定,所以驱动电源需提供稳定的直流电流,避免电流波动导致 LED 光衰或烧毁;驱动电源的输出电压需覆盖 LED 串的总电压,并留有余量。在日常照明、汽车车灯照明中,普通的LED驱动器就可以实现。


而随着汽车智能化的发展,车用氛围灯开始逐渐走进大众视野,成为高端智能汽车“标配”之一。氛围灯,以不同颜色的灯光,不仅能营造浪漫温馨的车内氛围,还能有效调节驾驶员和乘客的情绪,缓解视觉疲劳。在功能性上,氛围灯还可充当安全提示,比如以特定灯光变化提醒车门未关等状况。作为辅助装饰灯,氛围灯在提升车内美观性与驾乘舒适性的同时,又通过多样化的功能增强实用性。


车用氛围灯需要实现多变的颜色、精确的亮度控制,还要实现各种动态效果,如呼吸、音乐律动等。

复杂的灯光效果,再加上精准控制是车用氛围灯设计的一个难点。不过有了TLD4020,这就不是问题了。


首先,TLD4020内部集成LIN收发器,其自动寻址功能可以精准定位每个RGB LED灯。

而LIN自动寻址还可以简化产线装配,更加模块化设计,自动寻址还可避免人工配置错误(如地址重复),减少因地址冲突导致的通信故障。动态地址分配支持故障节点的隔离与替换,增强系统容错性。在功能扩展上也比较灵活,能实现动态灯光效果,比如能根据驾驶模式自动切换。


然后就是非常重要的颜色控制了。RGB 氛围灯能够实现丰富多样的色彩变化,是红(R)、绿(G)、蓝(B)三种基色的不同比例混合而成的,这个比例需要经过专门算法的计算,还需要采用PWM技术来实现对 RGB光源亮度的控制。所以,让RGB三原色混合出目标颜色不是一件容易的事,一不小心就会翻车,混出“死亡”颜色。


TLD4020的MCU内核支持这样的算法进行混色和坐标转换计算,计算出RGB三个亮度比,得到经过精确计算和调整 RGB LED 的 PWM 占空比,芯片内部的3路16bit PWM Engine发生器,输出3路PWM信号控制RGB LED灯,就可以使它们发出的光按照特定比例混合,从而得到所需的目标颜色。

LED作为半导体,其长时间发光会带来温度的提升,而当温度发生变化时,由于红光、绿光、蓝光LED 的发光效率变化不一致,特别是红光的发光效率变化较大,会导致原本设定的颜色比例失衡,从而使混光后的颜色发生偏移。


TLD4020内部集成了11 位数字温度传感器(DTS)可以监测LED温度的,实时反馈给MCU内核,通过计算当前温度得到对应的LED坐标,使用这个参数,经过调光校准算法,计算出当下温度当前颜色的PWM值。这就是RGB LED的温度补偿,为了方便调试,针对TLD4020,英飞凌提供了混色和温度补偿算法接口API,可以直接调用。

TLD4020调试会不会很麻烦?

我帮大家试过了,只需要简单几步就可以愉快的点灯。


硬件上,使用的是这套评估板,包括TLD4020核心板和底板。两块板通过这三个接插件连接在一起,采用子母板的形式也是为了方便调试,更是方便大家设计符合自己的底板。

其中核心板是TLD4020的典型应用电路,外围电路非常简洁。


而底板上的功能比较多,主要包含:

  • 板载调试器部分,可以通过USB连接到PC上,将代码下载至TLD4020里
  • LIN 收发器部分,使用了TLE7259收发器,以及LIN_S,LIN_M两个端口
  • 一个RGB灯,可以展示控制效果,同时三个输出端口也做了测试点、以及接插件引出,方便外接LED进行调试
  • 整板电源输入

软件上,需要安装Keil软件,相信只要调试过单片机的小伙伴,对Keil一定非常熟悉了,不必多介绍了。

有了Keil之后,再安装Infineon MCU Configuration Wizard, TLD4020芯片包,在Keil里就能看到导入器件包了,就可以给开发板上电了。


上电之后,在keil的pack installer 里找到TLD4020,然后点击Examples,这里包含了测试历程。先打开“BLINKY_SIMPLE_EXAMPLE”例程,这个程序是用来测试板载的RGB的,编译程序,然后将程序下载到板卡里,就可以看到板子上的LED色彩轮流变换了。


通过板载的电位器,还可以调节LED的亮度,只需要将“ADC11_POTI_SWTRG_EXAMPLE”程序编译下载到板卡就可以了,变化过程非常丝滑。


至此,不需要写一行代码,就能完成点灯了,我说的没错吧。

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