4008-622-911
工作原理+參數+應用，一文讀懂NXP恩智浦PCA9685系列LED控制器
PCA9685是一款由I2C總線控制的16通道LED控制器，最適合紅色/綠色/藍色/琥珀色(RGBA)彩色背光應用。每個LED輸出各自帶有12位分辨率(4096級)固定頻率的獨立PWM控制器，該控制器工作在24 Hz至1526 Hz的可編程頻率范圍內，占空比從0 %至100 %可調，允許將LED設為特定的亮度值。所有輸出均設為相同的PWM頻率。
每個LED輸出可以是關、開(無PWM控制)或按獨立PWM控制器的值設置。LED輸出驅動器可編程為開漏極或圖騰柱，5 V情況下開漏極具有25 mA的灌電流能力，圖騰柱具有25 mA灌電流、10 mA拉電流能力。PCA9685的工作電源電壓范圍為2.3 V至5.5 V，輸入和輸出容許5.5 V的電壓。LED可直接連接至LED輸出(最高25 mA，5.5 V)，或通過外部驅動器和最少量的分離組件(用于更大電流或更高電壓的LED)控制。
PCA9685屬于新款快速模式Plus (Fm+)系列。Fm+設備提供更高的頻率(最高1 MHz)和更密集的總線操作(最高4000 pF)。
雖然PCA9635和PCA9685具有許多類似的功能，但是PCA9685具有獨特的功能，更適合LCD或LED背光和Ambilight等應用：
PCA9685允許LED輸出的開關時間交錯以最大程度減少電流浪涌。16條通道可分別對開關時間延遲進行獨立編程。PCA9635不具有此功能。
PCA9685擁有4096級(12位PWM)單獨LED亮度控制能力。PCA9635僅有256級(8為PWM)
當系統采用多個LED控制器時，如果使用PCA9635，則多個設備之間的PWM脈沖寬度可能不同。PCA9685具有可編程分頻器以調節多個器件的PWM脈沖寬度。
PCA9685具有外部時鐘輸入引腳，可接收用戶提供的時鐘(最大50 MHz)以替代內部25 MHz振蕩器。此功能可用以同步多個設備。PCA9635沒有外部時鐘輸入功能。
與PCA9635類似，PCA9685還具有內置振蕩器以進行PWM控制。但是，PCA9685的PWM控制所用的頻率在大約24 Hz至1526 Hz范圍內可調，而PCA9635的典型頻率為97.6 kHz。這允許通過外部電源控制器使用PCA9685。所有位均設為相同的頻率。
如果是PCA9685，則LEDn輸出引腳的上電復位(POR)默認狀態為低電平。對于PCA9635則為高電平
低電平有效的輸出使能引腳(OE)允許異步控制LED輸出，可用于將所有輸出設為規定的I2C總線可編程邏輯狀態。OE還可用于外部脈沖寬度調制輸出，這在需要使用軟件控件對多個設備一起進行調光或閃爍控制時非常有用。
軟件可編程LED全尋呼和三個子尋呼I2C總線地址允許所有或規定分組的PCA9685設備響應共用I2C總線地址，例如，允許同時打開或關閉所有紅色LED或產生選取框追逐效果，從而最大程度減少I2C總線命令。6個硬件地址引腳允許同一個總線上多達有62個設備。
軟件復位(SWRST)統一尋呼允許控制器通過I2C總線對PCA9685進行復位，與上電復位(POR)完全相同，將寄存器初始化為默認狀態，使輸出設為低電平。這能通過軟件方便且快速地將所有設備寄存器重新配置為相同的條件。
功能和優點
16個LED驅動器。每個輸出可編程：
關
開
可編程LED亮度
可編程LED打開時間有助于減少EMI
1 MHz快速模式Plus兼容I2C總線接口的SDA輸出具有30 mA的高驅動能力，可驅動高電容總線
能使每個LED輸出從完全關閉(默認)至最大亮度進行4096級(12位)線性可編程亮度變化
LED輸出頻率(所有LED)一般從24 Hz至1526 Hz進行變化(默認為PRE_SCALE寄存器的1Eh，導致200 Hz的刷新率和25 MHz的振蕩器時鐘)
軟件可編程開漏LED輸出可選擇十六個“圖騰柱”輸出(5 V時反向電流為25 mA源電流為10 mA0) (默認圖騰柱) 無輸入功能
輸出狀態可編程為根據Acknowledge或STOP命令變化，以逐字節或同時全部的方式更新輸出(默認設為“根據STOP變化”)。
低電平有效的輸出使能(OE)輸入引腳。當OE為高電平時，LEDn輸出可編程為邏輯1、邏輯0(上電時默認)或“高阻抗”。
6個硬件地址引腳允許將62個PCA9685設備連接至同一條I2C總線
切換OE允許通過硬件控制LED閃爍
4個軟件可編程I2C總線地址（一個LED全部調用地址和三個LED輔助調用地址）允許以任何組合（例如，群組中一個寄存器用于“全部調用”以使I2C總線上的所有PCA9685可同時尋址，第二個寄存器用于三個不同的地址以使總線上所有器件的1/3可同時尋址）同時對器件群組進行尋址。通過軟件啟用和禁用這些I2C總線地址
軟件復位功能(SWRST一般調用)允許通過I2C總線使設備復位
25 MHz典型內部振蕩器無需外部組件
外部時鐘輸入：50 MHz (最大值)
內部上電復位
SDA/SCL輸入端提供噪音濾波器
輸出具有邊緣速率控制
上電時沒有輸出毛刺
支持熱插入
低待機電流
工作電源電壓范圍為2.3 V至5.5 V
5.5 V容差輸入
工作溫度：-40 °C至+85 °C
ESD保護：按JESD22-A114超過2000 V HBM，按JESD22-A115超過200 V MM，按JESD22-C101超過1000 V CDM
根據JEDEC標準JESD78完成超過100 mA的閉鎖測試
封裝方式：TSSOP28、HVQFN28
應用
RGB或RGBA LED驅動器
LED狀態信息LED顯示屏
LCD背光
適用于手機或手持設備的鍵盤背光
功能框圖
引腳
典型應用圖
LCD背光應用
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解讀德州儀器MCU單片機新品：帶NPU的C2000有什么不同？
近日，德州儀器（TI）宣布推出了兩款全新的實時微控制器系列——TMS320F28P55x系列和F29H85x系列。其中，TMS320F28P55x系列不僅內部集成了浮點單元 (FPU)、三角函數加速器 (TMU) 和 VCRC（循環冗余校驗）擴展指令集，同時該系列器件還內部集成了NPU計算單元，進一步增強了該系列MCU對算法模型的支持能力。據介紹，TMS320F28P55x系列是德州儀器C2000實時微控制器系列中一款可擴展、超低延遲器件，因此也被定義為業界首款集成NPU的實時MCU。德州儀器C2000基于32位C28x DSP內核打造，主頻達到了150MHz。C28x DSP內核針對實時性應用做了專門的優化，借鑒了DSP、RISC和MCU內核的領先特性，能夠高效實現數據和指令的并行執行，因此在實時性方面，32位C28x DSP內核表現出來的能力相當于300MHz主頻的ArmCortex-M7內核。當然，C28x DSP內核不只是實時性強，其處理能力也很出色，支持FPU、TMU和VCRC。其中，通過 IEEE 754單精度浮點單元FPU32可以擴展C28x DSP內核CPU方面的能力，增加單精度浮點運算的寄存器和指令；TPU則能夠更進一步，利用C28x DSP內核和FPU計算能力，支持非線性比例積分微分 (NLPID) 控制，加速三角函數方面的運算性能；VCRC提供了一種簡單的方法來驗證大型數據塊、通信包、代碼段里面數據的完整性。當然，C28x DSP內核也具有極強的除法能力，提供快速整數除法單元，支持無符號和有符號格式。TMS320F28P55x系列也提供可編程控制律加速器 (CLA)，能夠將大量的常見任務從主C28x CPU上卸載。CLA是一款與CPU并行執行的獨立32位浮點數學加速器，支持IEEE 754單精度浮點指令，在實時信號鏈性能方面相當于基于200MHz Arm Cortex-M7的器件。此外，CLA 自帶專用存儲資源，它可以直接訪問典型控制系統中所需的關鍵外設。與硬件斷點和硬件任務切換等主要特性一樣，ANSI C子集支持是標準配置。在計算能力上，TMS320F28P55x系列最顯著的改變是增加了NPU。NPU的設計目的是進行深度學習計算，具有非常高的計算效率和能耗效率，能夠在短時間內完成大規模的神經網絡計算任務?，其主要的優勢包括高效性、低延遲、穩定性和可編程性?。通過加入NPU計算單元，TMS320F28P55x系列可以使用預先訓練的模型支持機器學習推理。NPU能夠處理600–1200MOPS（兆次運算/秒），并且為電弧故障檢測或電機故障檢測提供模型支持，與僅基于軟件的實現方案相比，將NN推理周期改進了高達10倍。使用TI的Model Composer GUI或Tiny ML Modelmaker加載和訓練模型，以獲得高級功能集。TMS320F28P55x系列的主要應用領域是電機驅動器，電器，混合動力、電動和動力總成系統，太陽能和電動汽車充電，數字電源，車身電子裝置與照明，測試與測量。目前，在一些國家和地區，光儲充系統和數字電源需要強制提供拉弧檢測的能力，以提升系統的安全性和可靠性。目前，德州儀器也提供AI電弧故障檢測工程算法，感興趣的工程師可以到德州儀器官網進行深入的了解。那么，在擁有集成NPU的MCU之后，德州儀器MCU可以更好地支持這些算法，以幫助終端提升智能化的水平和效率。還有一點需要特別指出的是，TMS320F28P55x系列支持使用GaN和SiC技術。同時，TMS320F28P55x系列也是高度集成的MCU產品系列，支持高達1088KB的閃存存儲器，可以將其分解為四個256KB存儲體和一個64KB存儲體，這五個存儲器是相對獨立的，且都支持ECC保護功能。片上集成5個3.9MSPS 12位模數轉換器(ADC)，每個ADC具有四個集成后處理塊 (PPB)，還有個帶12位參考數模轉換器(DAC) 的窗口比較器(CMPSS)，這些模擬單元能夠與處理單元和PWM單元緊密耦合，以提供更好的實時信號鏈性能。在系統外設方面，TMS320F28P55x系列提供6通道直接存儲器存取 (DMA) 控制器，91個獨立可編程多路復用通用輸入/輸出 (GPIO)，以及增強型外設中斷擴展 (ePIE)；在通信外設方面，TMS320F28P55x系列一個電源管理總線 (PMBus) 接口，各種業界通用通信端口（如SPI、SCI、I2C、PMBus、LIN和CAN）。
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Prophesee公司將推出帶有STM32微控制器的GenX320
動態視覺傳感器（DVS）公司Prophesee已將其基于事件的相機調整為適合始終在線的AIoT（物聯網人工智能）設備的外形尺寸。與該公司的 100 萬像素第四代傳感器相比，第五代 GenX320 已將其分辨率降低到 320 x 320 像素，將芯片尺寸減小到 13 mm ^2^ ，現在包括便于下游處理的標準數據格式和可用于喚醒系統其他部分的超低功耗模式層次結構， Prophesee首席執行官Luca Verre告訴EE Times。“[基于事件的傳感器]技術現在在消費者領域開辟了一個機會，一個更大的生態系統正在意識到這項技術并有興趣采用它，”Verre說。“但三年前，我們發現了不一定適合我們的第四代傳感器的其他機會。這就是我們開發第五代產品的原因，用于出于成本、功耗和集成原因需要非常小的傳感器設備的應用。像DVS傳感器這樣的基于事件的傳感器基于人類視網膜的生物學：它們只輸出像素亮度的變化，而不是完整的圖像幀。這會以低延遲生成低帶寬數據，但仍包含有關場景的足夠信息。處理這種低帶寬數據所需的計算量更少，這意味著可以節省電力。該技術對弱光條件也非常有彈性。Prophesee與索尼合作設計的上一代傳感器于2021年底投入批量生產。這款高清傳感器是一款BSI（背面照明）3D堆疊芯片，足夠小，可以首次針對消費電子產品。Prophesee一直在與高通公司合作，用Snapdragon移動處理器展示這種傳感器。Verre表示，至少有兩家OEM正在為2025年發布制造智能手機，其中包括Snapdragon和Prophesee的組合。這里的用例是融合全畫幅和事件數據，以提高智能手機相機的圖像質量。可以使用Prophesee傳感器來檢測照片中的運動，然后使用Prophesee的計算攝影算法來校正它，從而減少運動模糊。GenX320具有較低的分辨率，更低的功耗和更小的尺寸，將針對AR / VR耳機，安全和監控/檢測系統，非接觸式顯示器，眼動追蹤和其他始終在線的物聯網設備。然而，雖然仍然是BIS 3D堆疊設計，但該傳感器不是與索尼一起開發的，而是在不同的代工廠制造。“我們與索尼的關系非常好：我們共同開發了第四代傳感器，我們還與索尼達成了一項商業協議，與索尼一起進入市場，”Verre說。“所以這種合作關系正在進行中，但第五代傳感器是由Prophesee設計的，由我們的鑄造合作伙伴制造，并由我們銷售。[第四代和第五代]傳感器在市場定位方面完全不同，針對非常不同的用例具有不同的傳感器分辨率，因此它們是互補的。沒有重疊，這使得我們與索尼的上市戰略非常簡單。接口和電源模式Prophesee聯合創始人兼首席技術官Christoph Posch告訴EE Times，GenX320有幾個關鍵的新功能與邊緣AI和物聯網應用相關。“我們（以前）有一種非常規的數據格式，沒有人真正知道該怎么做——事件中動態視覺信息的編碼，沒有人理解，”他說。“我們的數據速率不恒定，沒有標準的數據格式或接口。我們意識到所有這些事情都減緩了這項技術的采用。這就是為什么我們認為，我們需要設計一種更有用的傳感器，可以集成到邊緣AI視覺系統中，并幫助潛在客戶真正使用該系統。GenX320包括片上預處理，可根據需要將數據重新格式化為行業標準格式，并提供三種接口選擇：高帶寬MIPI接口與應用處理器連接，并使用全數字流水線在流式傳輸之前對數據進行預處理和過濾。CPI 接口 （DCMI） 與低延遲應用中的微控制器連接。數據可以聚合成 2D 直方圖，準備進行 AI 處理。Prophesee現有的AER（地址事件表示）接口完全繞過了數字預處理管道，用于神經形態和尖峰神經網絡加速器。GenX320還包括低功耗模式的層次結構。用于始終開啟活動檢測的最低功耗模式功耗約為 36 μW。完全有效模式使用 CPI 接口時功耗約為 3.5 mW，使用 MIPI 接口時功耗約為 20 mW。Posch 說：“我們可以將層次結構提升到功耗模式，從而實現更高的分辨率和更智能的檢測，直至最高模式，即通過所有事件數據的輸出接口將完全流式傳輸到應用處理器。“在[最高和最低功耗模式]之間，我們可以在這些功率模式之間循環，具體取決于場景中發生的事情。這些模式使用稱為全局對比度檢測器 （GCD） 的新功能，該功能可檢測移動、進入或退出視野的物體。像素陣列細分為多個區域，這些區域可以小至 4 x 4 像素。Prophesee使用陣列每個區域中光電二極管的光電流總和（在硬件中計算）來檢測該區域的活動。對于最低功耗模式，有九個檢測區域;效果就像總共 100,000 個像素中只有 9 個被打開，因此可以節省大量電量。RISC-VCPU還可用于對靈活的感興趣區域進行編程，最多可同時編程 12 個。全局對比度檢測 （GCD） 是一項新功能，可將陣列分解為多個區域以節省功耗。這些區域中的活動檢測可用于喚醒系統的其他部分。商業牽引力GenX320傳感器已經掌握在20多個主要客戶手中，用于原型設計。Zinn Labs使用GenX360為AR / VR眼鏡開發了一種基于事件的眼動儀，其產生的數據比全畫幅相機少100×。這意味著眼動追蹤可以在 1 kHz 或更高的頻率下完成，比全畫幅相機設置快 10×。快速眼動追蹤的應用之一是注視點渲染：我們的眼睛不會同時聚焦整個場景，因此，如果我們知道眼睛在看哪里，有選擇地渲染我們正在看的部分可以節省計算。Verre表示，Zinn Labs正在與客戶合作，明年開始使用Prophesee GenX320傳感器進行批量生產。英國初創公司Ultraleap一直在使用GenX320進行手部跟蹤系統，用于非接觸式人機界面。Verre說，這種應用的照明條件可能具有挑戰性，但Prophesee傳感器具有高動態范圍（高于120 dB）。消費電子公司Xperi已經有一個使用Prophesee上一代傳感器的駕駛員監控系統，現在它正在研究用于智能設備和家用電器的GenX360。臺灣整車廠YunX計劃明年上市，配備保護隱私的GenX320跌倒檢測系統。Verre表示，Prophesee將在未來幾周內展示帶有STM32微控制器的GenX320，用于邊緣AI，隨后將有更多具有不同類型處理器的參考設計。GenX320的產量將在明年上半年增加。
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