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推薦展會(huì)
作者：羅國(guó)才
公司：深圳世強(qiáng)電訊有限公司
一、手機(jī)閃信和計(jì)步器介紹。
1、手機(jī)中閃信功能
光線(xiàn)較暗的環(huán)境下，通過(guò)快速左右搖動(dòng)手機(jī)，利用人類(lèi)視網(wǎng)膜延時(shí)現(xiàn)象，造成視覺(jué)殘像，因而形成連續(xù)的光影信號(hào)，使觀看者視覺(jué)產(chǎn)生連續(xù)信息，這就是閃信的基本原理。實(shí)際處理中，處理器檢測(cè)加速度變化后，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的加速度等在不同的時(shí)刻讓相應(yīng)的LED點(diǎn)亮或熄滅，讓人感覺(jué)到LED中空中出現(xiàn)一幅完整的點(diǎn)陣圖像，一幅圖像或者一串文字在0.1秒內(nèi)顯示出來(lái)效果就會(huì)很好。
2、自動(dòng)翻轉(zhuǎn)
因?yàn)橹亓铀俣鹊脑颍\(yùn)動(dòng)傳感器能檢測(cè)到重力加速度所加的方向，可以自動(dòng)調(diào)整顯示字符的方向。
3、計(jì)步器功能
人在行走或者跑步過(guò)程中，其加速度與時(shí)間軸大致成為一個(gè)正弦波；利用加速度傳感器檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的加速度，可以計(jì)算走了多少步，還可根據(jù)步幅進(jìn)而估算所走的距離等。
二、手機(jī)閃信對(duì)MCU的要求
在該應(yīng)用中，MCU需要采樣兩路加速度傳感器的輸入，進(jìn)行計(jì)算分析，在不同時(shí)刻顯示相應(yīng)的LED，分析手機(jī)所持的方向，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)翻轉(zhuǎn)功能。分析加速度值，計(jì)算出持有者走了多少步。完成與手機(jī)間的通訊功能，接收手機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的命令和顯示數(shù)據(jù)，回傳計(jì)步器的值等。
由于該模塊需要放入手機(jī)中，對(duì)模塊的尺寸有嚴(yán)格的要求，同時(shí)也需要小封裝能利于散熱。像手機(jī)這類(lèi)的手持設(shè)備，對(duì)功耗有很高的要求，在手機(jī)加上閃信和計(jì)步器模塊后，不能因此縮短手機(jī)的工作時(shí)間。MCU能直接驅(qū)動(dòng)瞬時(shí)大電流的多個(gè)IO，比如能驅(qū)動(dòng)16個(gè)電流為15~20mA的高亮LED，而無(wú)需其他驅(qū)動(dòng)芯片，能更好的節(jié)省空間和成本。模塊為適應(yīng)不同手機(jī)的應(yīng)用，盡量提供多種通訊接口，如SMBus(I2C)、UART、SPI等通訊功能。
其閃信顯示效果如下：
三、手機(jī)閃信中C8051F313的優(yōu)點(diǎn)
在該應(yīng)用中，我們選擇了C8051F313，很好的完成了該設(shè)計(jì)，該芯片有如下優(yōu)點(diǎn)。
1、體積小，高集成度：其C8051F313大小為5x5mm，如上圖，該MCU包含了8K的FLASH，1K的SRAM，ADC、I2C、UART、SPI、PCA、看門(mén)狗，25個(gè)IO等資源。其QFN28的封裝也有利于散熱。
2、保密性好，編程方便：FLASH能支持在線(xiàn)修改，同時(shí)內(nèi)置的編程控制電路可以阻止外部對(duì)FLASH的非法讀寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)；提供不需要連接計(jì)算機(jī)的手持式編程器，通過(guò)C2就可以對(duì)MCU進(jìn)行編程和升級(jí)。
3、高速處理能力：C8051F313采用CIP51的核心技術(shù)，*支持8051的指令集，能快速的執(zhí)行指令，其中有76條指令是在一到兩個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行完畢，指令執(zhí)行速度可達(dá)到25MIPS，處理閃信和計(jì)步器已足夠。內(nèi)部可以設(shè)定中斷有14個(gè)，給軟件編程帶來(lái)了方便。
4、低功耗：該MCU在1MHz的處理速度下，只需要0.36mA，而且還有空閑和停機(jī)等工作模式，能更多的節(jié)約手機(jī)電能。
5、直接驅(qū)動(dòng)：C8051F313可以直接驅(qū)動(dòng)16個(gè)大電流20mA的高亮LED，無(wú)需其他電流驅(qū)動(dòng)芯片，節(jié)省了空間和成本。
6、AD采樣：C8051F313帶有17個(gè)模擬AD輸入IO，其AD采樣為10位，采用速度為200K，能*閃信和計(jì)步器的需求。而且內(nèi)帶溫度傳感器，可以測(cè)試MCU芯片的環(huán)境溫度。
7、通訊功能：MCU提供了SMBus(I2C)、UART、SPI通訊功能，使模塊能與手機(jī)進(jìn)行可靠通訊：接收需要顯示的字符或者圖像數(shù)據(jù)，還能接收計(jì)步器控制命令，回傳計(jì)步器的值等等；還可以將加速度的值傳入手機(jī)中，進(jìn)行其他的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，如手機(jī)游戲、音樂(lè)擊鼓器等。
8、靈活的IO管理：C8051F313內(nèi)帶CrossBar功能，能將不同的功能管腳，按照一定的優(yōu)先級(jí)配置輸出到相關(guān)的IO腳上；比如將4和5腳可以通過(guò)軟件設(shè)定為UART或者I2C功能管腳。
四、彩色TFT屏的RGB驅(qū)動(dòng)方案。
在便攜式設(shè)備中往往會(huì)使用彩色的TFT屏，在傳統(tǒng)上TFT屏的背光是由白色LED實(shí)現(xiàn)的，而白色的LED實(shí)際上色彩是有偏差的，這樣導(dǎo)致屏的顏色發(fā)生失真或者不夠鮮艷。同時(shí)隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，LED的亮度會(huì)變暗，這將導(dǎo)致這個(gè)屏的顯示效果明顯變暗，因此，下面的方案可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。
背光采用R,G,B三色的LED，LED發(fā)出的光組合成白光，通過(guò)一個(gè)Color Sensor來(lái)檢測(cè)光的亮度和色彩，送給一個(gè)帶有AD功能的小封裝單片機(jī)，該單片機(jī)通過(guò)PWM輸出控制一個(gè)LED驅(qū)動(dòng)芯片，LED驅(qū)動(dòng)芯片完成對(duì)R,G,B三色LED的控制，單片機(jī)通過(guò)檢測(cè)LED發(fā)出的光的色彩來(lái)調(diào)整PWM輸出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)LED色彩的控制。同時(shí)單片機(jī)通過(guò)一個(gè)I2C接口與主CPU通訊，接收主CPU對(duì)亮度調(diào)整的控制命令。
這個(gè)調(diào)整系統(tǒng)直接和TFT屏集成在一起，這樣屏的生產(chǎn)廠(chǎng)商可以根據(jù)自己屏的特性來(lái)設(shè)計(jì)合理控制方法和其他功能，只需要定義好自己的屏的I2C接口就可以讓主CPU完成對(duì)屏的控制。而屏的色彩和亮度等總能夠保持在用戶(hù)設(shè)定的水平。主CPU在整個(gè)過(guò)程中無(wú)須干預(yù)屏的調(diào)整過(guò)程。而且主CPU也不需要支持PWM功能，因?yàn)檫@些功能被集成到了小尺寸MCU中。在TFT彩屏的LED驅(qū)動(dòng)中，一般選擇高性能的AMS LED Driver，其Color Sensor芯片為Avago HDJD-S722-QR999，用以檢測(cè)R、G、B三色的亮度。
該方案選擇了C8051F310，在彩色的TFT屏驅(qū)動(dòng)中有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、小尺寸，LQFP32，該封裝非常薄，不會(huì)增加顯示屏的厚度。
2、有一個(gè)200K/10位/17通道的ADC，可以檢測(cè)Color Sensor值，測(cè)試溫度和控制電流反饋。
3、有5個(gè)PCA供選擇，對(duì)于控制RGB所需的三個(gè)PWM控制已經(jīng)足夠，而且PWM可以支持硬件直接輸出。
4、內(nèi)部FLASH可以在線(xiàn)自己修改，可以將LED的特性，溫度和使用時(shí)間保存在內(nèi)部。同時(shí)也支持MCU的升級(jí)。
5、保密性好，所有的編程電路全內(nèi)置，一旦芯片被加密，無(wú)法通過(guò)編程接口來(lái)訪(fǎng)問(wèn)加密區(qū)域的內(nèi)容，可以可靠保護(hù)用戶(hù)的IP設(shè)計(jì)。
6、無(wú)需外部時(shí)鐘就可以直接工作。
六、總結(jié)
以上手機(jī)閃信和TFT彩屏驅(qū)動(dòng)方案已經(jīng)被多家廠(chǎng)家和設(shè)計(jì)公司所采用，其Silabs MCU*的性能，在設(shè)計(jì)中發(fā)揮了重要的作用；世強(qiáng)電訊將會(huì)提供更多的技術(shù)解決方案，協(xié)助你共同完成各產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。
公司：深圳世強(qiáng)電訊有限公司
一、手機(jī)閃信和計(jì)步器介紹。
1、手機(jī)中閃信功能
光線(xiàn)較暗的環(huán)境下，通過(guò)快速左右搖動(dòng)手機(jī)，利用人類(lèi)視網(wǎng)膜延時(shí)現(xiàn)象，造成視覺(jué)殘像，因而形成連續(xù)的光影信號(hào)，使觀看者視覺(jué)產(chǎn)生連續(xù)信息，這就是閃信的基本原理。實(shí)際處理中，處理器檢測(cè)加速度變化后，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的加速度等在不同的時(shí)刻讓相應(yīng)的LED點(diǎn)亮或熄滅，讓人感覺(jué)到LED中空中出現(xiàn)一幅完整的點(diǎn)陣圖像，一幅圖像或者一串文字在0.1秒內(nèi)顯示出來(lái)效果就會(huì)很好。
2、自動(dòng)翻轉(zhuǎn)
因?yàn)橹亓铀俣鹊脑颍\(yùn)動(dòng)傳感器能檢測(cè)到重力加速度所加的方向，可以自動(dòng)調(diào)整顯示字符的方向。
3、計(jì)步器功能
人在行走或者跑步過(guò)程中，其加速度與時(shí)間軸大致成為一個(gè)正弦波；利用加速度傳感器檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的加速度，可以計(jì)算走了多少步，還可根據(jù)步幅進(jìn)而估算所走的距離等。
二、手機(jī)閃信對(duì)MCU的要求
在該應(yīng)用中，MCU需要采樣兩路加速度傳感器的輸入，進(jìn)行計(jì)算分析，在不同時(shí)刻顯示相應(yīng)的LED，分析手機(jī)所持的方向，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)翻轉(zhuǎn)功能。分析加速度值，計(jì)算出持有者走了多少步。完成與手機(jī)間的通訊功能，接收手機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的命令和顯示數(shù)據(jù)，回傳計(jì)步器的值等。
由于該模塊需要放入手機(jī)中，對(duì)模塊的尺寸有嚴(yán)格的要求，同時(shí)也需要小封裝能利于散熱。像手機(jī)這類(lèi)的手持設(shè)備，對(duì)功耗有很高的要求，在手機(jī)加上閃信和計(jì)步器模塊后，不能因此縮短手機(jī)的工作時(shí)間。MCU能直接驅(qū)動(dòng)瞬時(shí)大電流的多個(gè)IO，比如能驅(qū)動(dòng)16個(gè)電流為15~20mA的高亮LED，而無(wú)需其他驅(qū)動(dòng)芯片，能更好的節(jié)省空間和成本。模塊為適應(yīng)不同手機(jī)的應(yīng)用，盡量提供多種通訊接口，如SMBus(I2C)、UART、SPI等通訊功能。
其閃信顯示效果如下：
三、手機(jī)閃信中C8051F313的優(yōu)點(diǎn)
在該應(yīng)用中，我們選擇了C8051F313，很好的完成了該設(shè)計(jì)，該芯片有如下優(yōu)點(diǎn)。
1、體積小，高集成度：其C8051F313大小為5x5mm，如上圖，該MCU包含了8K的FLASH，1K的SRAM，ADC、I2C、UART、SPI、PCA、看門(mén)狗，25個(gè)IO等資源。其QFN28的封裝也有利于散熱。
2、保密性好，編程方便：FLASH能支持在線(xiàn)修改，同時(shí)內(nèi)置的編程控制電路可以阻止外部對(duì)FLASH的非法讀寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)；提供不需要連接計(jì)算機(jī)的手持式編程器，通過(guò)C2就可以對(duì)MCU進(jìn)行編程和升級(jí)。
3、高速處理能力：C8051F313采用CIP51的核心技術(shù)，*支持8051的指令集，能快速的執(zhí)行指令，其中有76條指令是在一到兩個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行完畢，指令執(zhí)行速度可達(dá)到25MIPS，處理閃信和計(jì)步器已足夠。內(nèi)部可以設(shè)定中斷有14個(gè)，給軟件編程帶來(lái)了方便。
4、低功耗：該MCU在1MHz的處理速度下，只需要0.36mA，而且還有空閑和停機(jī)等工作模式，能更多的節(jié)約手機(jī)電能。
5、直接驅(qū)動(dòng)：C8051F313可以直接驅(qū)動(dòng)16個(gè)大電流20mA的高亮LED，無(wú)需其他電流驅(qū)動(dòng)芯片，節(jié)省了空間和成本。
6、AD采樣：C8051F313帶有17個(gè)模擬AD輸入IO，其AD采樣為10位，采用速度為200K，能*閃信和計(jì)步器的需求。而且內(nèi)帶溫度傳感器，可以測(cè)試MCU芯片的環(huán)境溫度。
7、通訊功能：MCU提供了SMBus(I2C)、UART、SPI通訊功能，使模塊能與手機(jī)進(jìn)行可靠通訊：接收需要顯示的字符或者圖像數(shù)據(jù)，還能接收計(jì)步器控制命令，回傳計(jì)步器的值等等；還可以將加速度的值傳入手機(jī)中，進(jìn)行其他的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，如手機(jī)游戲、音樂(lè)擊鼓器等。
8、靈活的IO管理：C8051F313內(nèi)帶CrossBar功能，能將不同的功能管腳，按照一定的優(yōu)先級(jí)配置輸出到相關(guān)的IO腳上；比如將4和5腳可以通過(guò)軟件設(shè)定為UART或者I2C功能管腳。
四、彩色TFT屏的RGB驅(qū)動(dòng)方案。
在便攜式設(shè)備中往往會(huì)使用彩色的TFT屏，在傳統(tǒng)上TFT屏的背光是由白色LED實(shí)現(xiàn)的，而白色的LED實(shí)際上色彩是有偏差的，這樣導(dǎo)致屏的顏色發(fā)生失真或者不夠鮮艷。同時(shí)隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，LED的亮度會(huì)變暗，這將導(dǎo)致這個(gè)屏的顯示效果明顯變暗，因此，下面的方案可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。
背光采用R,G,B三色的LED，LED發(fā)出的光組合成白光，通過(guò)一個(gè)Color Sensor來(lái)檢測(cè)光的亮度和色彩，送給一個(gè)帶有AD功能的小封裝單片機(jī)，該單片機(jī)通過(guò)PWM輸出控制一個(gè)LED驅(qū)動(dòng)芯片，LED驅(qū)動(dòng)芯片完成對(duì)R,G,B三色LED的控制，單片機(jī)通過(guò)檢測(cè)LED發(fā)出的光的色彩來(lái)調(diào)整PWM輸出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)LED色彩的控制。同時(shí)單片機(jī)通過(guò)一個(gè)I2C接口與主CPU通訊，接收主CPU對(duì)亮度調(diào)整的控制命令。
這個(gè)調(diào)整系統(tǒng)直接和TFT屏集成在一起，這樣屏的生產(chǎn)廠(chǎng)商可以根據(jù)自己屏的特性來(lái)設(shè)計(jì)合理控制方法和其他功能，只需要定義好自己的屏的I2C接口就可以讓主CPU完成對(duì)屏的控制。而屏的色彩和亮度等總能夠保持在用戶(hù)設(shè)定的水平。主CPU在整個(gè)過(guò)程中無(wú)須干預(yù)屏的調(diào)整過(guò)程。而且主CPU也不需要支持PWM功能，因?yàn)檫@些功能被集成到了小尺寸MCU中。在TFT彩屏的LED驅(qū)動(dòng)中，一般選擇高性能的AMS LED Driver，其Color Sensor芯片為Avago HDJD-S722-QR999，用以檢測(cè)R、G、B三色的亮度。
該方案選擇了C8051F310，在彩色的TFT屏驅(qū)動(dòng)中有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、小尺寸，LQFP32，該封裝非常薄，不會(huì)增加顯示屏的厚度。
2、有一個(gè)200K/10位/17通道的ADC，可以檢測(cè)Color Sensor值，測(cè)試溫度和控制電流反饋。
3、有5個(gè)PCA供選擇，對(duì)于控制RGB所需的三個(gè)PWM控制已經(jīng)足夠，而且PWM可以支持硬件直接輸出。
4、內(nèi)部FLASH可以在線(xiàn)自己修改，可以將LED的特性，溫度和使用時(shí)間保存在內(nèi)部。同時(shí)也支持MCU的升級(jí)。
5、保密性好，所有的編程電路全內(nèi)置，一旦芯片被加密，無(wú)法通過(guò)編程接口來(lái)訪(fǎng)問(wèn)加密區(qū)域的內(nèi)容，可以可靠保護(hù)用戶(hù)的IP設(shè)計(jì)。
6、無(wú)需外部時(shí)鐘就可以直接工作。
六、總結(jié)
以上手機(jī)閃信和TFT彩屏驅(qū)動(dòng)方案已經(jīng)被多家廠(chǎng)家和設(shè)計(jì)公司所采用，其Silabs MCU*的性能，在設(shè)計(jì)中發(fā)揮了重要的作用；世強(qiáng)電訊將會(huì)提供更多的技術(shù)解決方案，協(xié)助你共同完成各產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。
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2025中國(guó)鄭州衡器與計(jì)量技術(shù)設(shè)備展覽會(huì)
展會(huì)城市：鄭州市展會(huì)時(shí)間：2025-11-07