基于无线通信的LED驱动调光芯片制造技术

本发明专利技术涉及采用无线通信方式的LED驱动芯片，所述驱动芯片在上电时，通过I2C总线接口电路将非易失性存储单元中的地址信息配置给驱动芯片；所述驱动芯片接收无线射频模块的串行数据；在信号传输过程中根据接收到的单线信号，产生同步采样时钟，并采集数据，进而对单线信号进行密勒码解码；协议解析模块对数据帧进行解包操作，提取帧头、指令和数据信息，将匹配本地地址信息的数据接收下来，并根据本地解码得到的数据对显示输出模块进行控制，从而实现显示输出。

【技术实现步骤摘要】
基于无线通信的LED驱动调光芯片
本专利技术属于LED驱动控制
，尤其涉及无线通信方式下的LED驱动芯片。
技术介绍
目前，在照明领域中，由于应用场合的需要，对LED灯光的颜色及亮度提出了不同要求。比如在商业娱乐、办公等公共场所，不同区域对灯光的色温及亮度需求不同，即使在同一区域，不同时间段或不同情境下也存在着不同亮度及色温的需求。市面上的智能照明系统一般都是采用蓝牙或WIFI（WirelessFidelity）作为无线接收和发送模块，搭载一个低配置MCU(MicroControlUnit)，处理无线通信系统中传输的数据，从中获取控制信号和显示数据。但是由于MCU作为处理单元，有很多功能处于未使用状态，造成利用率较低；同时，新灯点加入网络一般是在数据可以双向传输模式下进行的，这样就限制了在单向传输模式下芯片的应用场合。随着价格与性能日益成为消费者的关注目标，研究一款成本低、高性能、功能齐全且符合市场需求的无线LED驱动芯片就显得意义更加重大，以ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)芯片来取代通用的MCU作为信号处理单元，在节省成本的同时提高传输的效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种基于无线通信方式的LED驱动调光芯片，旨在替代目前调光系统中的控制单元MCU，节省成本。本专利技术是这样实现的，一种基于无线通信方式的LED驱动调光芯片，所述芯片包括内部环振、采样时钟提取电路、同步滤波电路、密勒码解码电路、协议解析电路、PWM渐变输出电路、I2C总线接口电路和信号编码电路。上电时芯片通过I2C总线接口电路将非易失性存储单元中的地址信息配置给驱动芯片，芯片默认该地址信息为信号传输过程中的受控地址。信号采用单线传输，利用密勒码作为信道码元进行信号传输，节省传输带宽。传输数据波特率在一定范围内，利用内部环振准确获取采样时钟，正确对串行数据进行密勒码解码，恢复原始数据。数据传输的帧格式由帧头、指令和数据三个部分组成，协议解析模块根据数据帧中不同的指令信息完成不同的功能。配置地址信息和亮度值信息时，将地址和亮度值通过I2C总线存储到非易失性存储单元中，在下次上电时，将地址信息和亮度值信息配置给芯片。接收完一帧数据后，内部信号编码模块根据密勒码编码原理，将应答信号、存储器亮度值信息或外围传感器数据编码打包后传输到无线发射模块中去。芯片在刷新率不满足人眼视觉暂留要求时，将PWM波渐变输出，实现亮度平滑过渡。芯片在上电后，通过I2C总线接口电路将非易失性存储单元中的地址信息配置给驱动芯片；所述驱动芯片接收无线射频模块的串行数据；在信号传输过程中根据接收到的单线信号，产生同步采样时钟，并采集数据，进而对单线信号进行密勒码解码；协议解析模块对数据帧进行解包操作，提取帧头、指令和数据信息，将匹配本地地址信息的数据接收下来，并根据本地解码得到的数据对显示输出模块进行控制，从而实现显示输出，同时通过I2C总线接口电路将解码得到的数据存储到非易失性存储单元中；芯片在接受到固定比特数的数据后，将所应答信号、存储器亮度值信息或外围传感器数据根据密勒码编码原理，将数据编码打包后传输到无线发射模块中去。本专利技术的有益效果是：传输信号只需要进行简单的串行编码，即可实现可靠高效的数据传输；芯片上电后支持自行配置地址信息和外部设置地址信息；本设计满足无线传输模式下，各驱动芯片的工作状态可独立于其他驱动芯片的工作状态，实现智能调光的要求。附图说明图1为本专利技术的芯片架构图；图2为本专利技术实现的LED驱动芯片单线传输示意图；图3为本专利技术地址配置方式示意图；图4为本专利技术所用的密勒码编码协议；图5为本专利技术数据帧格式示意图。具体实施方式为了详细说明本专利技术的
技术实现思路
、构造特征、所实现功能及效果，下面结合实施方式并配合附图详细予以详细说明。该驱动调光芯片接收无线射频模块的串行数据；如图1所示，芯片1包括内部环振11、采样时钟提取电路12、同步滤波电路13、密勒码解码电路14、协议解析电路15、PWM渐变输出电路16、I2C总线接口电路17和信号编码电路18h和对码检测电路19。其中内部环振11为芯片提供工作时钟信号源，供芯片内部各模块使用；采样时钟提取电路12将串行编码数据中的隐藏时钟信号提取出来，为密勒码解码模块14提供采样时钟信号；同步滤波电路13保证异步通信过程中，信号稳定传输，并且将高频干扰信号滤除；协议解析电路15根据数据帧中指令信息产生不同的控制信号，将数据传输至不同模块执行不同的操作，使芯片完成地址配置，亮度调节，状态检测，传感器查询等功能；PWM渐变输出电路16将PWM波渐变输出，保证刷新率不满足人眼视觉暂留要求时，实现亮度平滑过渡；I2C总线接口电路17保证芯片与外围设备进行通信，通过I2C总线接口电路对非易失性存储单元进行地址信息和亮度值信息的读写操作或者读取外围传感器的参数；信号编码电路18在双向传输模式下将反馈信号编码打包发送给控制器。LED驱动芯片单线传输应用如图2所示，每个驱动芯片将匹配本地地址信息的数据接收下来。驱动芯片31的本地地址信息的配置方式有在上电复位后从外部非易失性存储单元34中读取，或者通过控制器32发送的地址配置帧给芯片配置地址。如图3所示，当上电复位完成后，芯片通过I2C总线读取外部非易失性存储单元中的数据，在非易失性存储单元中没有数据时，要通过控制器发送地址配置帧给芯片配置地址；在非易失性存储单元中有数据时，芯片以读取出来的此数据做为芯片的地址信息。不同时钟域的数据进行通信时，由于收发两端的时钟相位是任意的，异步信号可以在任意时间点到达采样寄存器，可能会出现传输信号的跳变沿碰到了采样时钟的跳变沿情况，出现亚稳态现象。异步时序设计的关键就是把数据正确的进行跨时钟域传输，为防止亚稳态传播，需要对不同时钟域的信号进行跨时钟域同步处理。对于慢时钟域数据传输到快时钟域，一般在捕获时钟域加入两个寄存器进行时钟转换，即采用两级触发器构成的同步器。设计采用3抽头的平滑滤波器实现低通滤波器，滤除传输信号中的高频干扰脉冲，提高芯片的采样正确率。芯片使用密勒码作为单线传输信号的信道码元，其码元波形如图4所示；密勒码中用“10”或“01”表示数据“1”，用“00”或“11”表示数据“0”。但是在原始数据持续为“0”时，必须要用“00”与“11”交替出现表示。芯片的解码模块采用自适应校准算法准确地产生采样时钟，正确地对密勒码进行解码。由于每帧数据帧头都包含8比特“1”，经过密勒码编码后可以作为时钟校准信号。记下校准信号的长度，然后右移4位即可得到校准时钟周期,由于数据是密勒编码，数据包含丰富的上升沿和下降沿，可以作为采样起始点；数据中间作为采样时钟上升沿即数据采样点。LED芯片的传输信号以帧为格式进行传输，每帧数据有14比特的帧头，4比特的指令和数据三部分组成，其中数据部分每8比特数据之间插入一个间隔数据0，防止将多比特的数据误判为帧头。不同功能的数据帧如图5所示。解包模块通过一个位宽14比特的移位寄存器来存储串行数据，借助计数器的计数值定点判断移位寄存器中的数据是帧头、指令还是数据信号。当移位寄存器中数据为14比特数据“1”时，说明检测到数据帧的帧头了，接下来计数器开始计数，在计数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线通信方式的LED驱动调光芯片，其特征在于，所述驱动芯片在上电时，通过I2C总线接口电路将非易失性存储单元中的地址信息配置给驱动芯片；所述驱动芯片接收无线射频模块的串行数据；在信号传输过程中根据接收到的单线信号，产生同步采样时钟，并采集数据，进而对单线信号进行密勒码解码；协议解析模块对数据帧进行解包操作，提取帧头、指令和数据信息，将匹配本地地址信息的数据接收下来，并根据本地解码得到的数据对显示输出模块进行控制，从而实现显示输出，同时通过I2C总线接口电路将解码得到的数据存储到非易失性存储单元中；芯片在接受到固定比特数的数据后，将所应答信号、存储器亮度值信息或外围传感器数据根据密勒码编码原理，将数据编码打包后传输到无线发射模块中去。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线通信方式的LED驱动调光芯片，其特征在于，所述驱动芯片在上电时，通过I2C总线接口电路将非易失性存储单元中的地址信息配置给驱动芯片；所述驱动芯片接收无线射频模块的串行数据；在信号传输过程中根据接收到的单线信号，产生同步采样时钟，并采集数据，进而对单线信号进行密勒码解码；协议解析模块对数据帧进行解包操作，提取帧头、指令和数据信息，将匹配本地地址信息的数据接收下来，并根据本地解码得到的数据对显示输出模块进行控制，从而实现显示输出，同时通过I2C总线接口电路将解码得到的数据存储到非易失性存储单元中；芯片在接受到固定比特数的数据后，将所应答信号、存储器亮度值信息或外围传感器数据根据密勒码编码原理，将数据编码打包后传输到无线发射模块中去。2.如权利要求1所述的驱动芯片，其特征在于，所述芯片包括内部环振、采样时钟提取电路、同步滤波电路、密勒码解码电路、协议解析电路、PWM（脉宽调制波）渐变输出电路、I2C总线接口电路和信号编码电路。3.如权利要求1所述的驱动芯片，其特征在于，具备I2C总线接口电路，并且在上电时通过I2C总线接口电路将非易失性存储单元中的地址信息配置给驱动芯片，芯片默认...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟志强，程玉华，
申请(专利权)人：上海北京大学微电子研究院，
类型：发明
国别省市：上海,31