通过蓝牙控制 RGB LED 颜色
智能灯泡最近越来越受欢迎，并且正在稳步成为智能家居工具包的关键部分。智能灯泡使用户能够通过用户智能手机上的特殊应用程序控制灯光。灯泡可以打开和关闭，颜色可以从应用程序界面更改。在本文中，我们将描述一个实现智能灯泡控制器的项目，该控制器可以通过手动按钮或移动应用程序通过蓝牙进行控制。为了给这个项目添加一些天赋，我们添加了一些功能，允许用户从应用程序界面中包含的颜色列表中选择一种照明颜色。它还可以激活“自动混合”以产生色彩效果并每半秒改变一次照明。用户可以使用 pwm 功能创建他们的颜色混合，该功能也可以用作三种基本颜色（红色、绿色、蓝色）的调光器。我们还在电路中添加了外部按钮，以便用户可以切换到手动模式并通过外部按钮更改灯光颜色。
本文由两部分组成；greenpak™ 设计（请参阅其他应用示例）和 android 应用程序设计。greenpak 设计基于使用 uart 接口进行通信。选择 uart 是因为大多数蓝牙模块以及大多数其他外设（例如 wifi 模块）都支持它。因此，greenpak 设计可用于多种连接类型。
为了构建这个项目，我们将使用slg46620 cmic、一个蓝牙模块和一个 rgb led。
greenpak ic 将成为该项目的控制核心；它从蓝牙模块和/或外部按钮接收数据，然后开始所需的程序以显示正确的照明。
它还生成 pwm 信号并将其输出到 led。下面的图 1 显示了框图。
图 1：框图
该项目中使用的 greenpak 设备在一个 ic 中包含一个 spi 连接接口、pwm 块、fsm 和许多其他有用的附加块。它还具有体积小、能耗低的特点。这将使制造商能够使用单个 ic 构建小型实用电路，从而与类似系统相比将生产成本降至最低。
在这个项目中，我们将控制一个 rgb led。为了使该项目具有商业可行性，系统可能需要通过并联多个 led 并使用适当的晶体管来提高亮度水平；还需要考虑电源电路。该项目得到实施和审查。
greenpak 设计
在 greenpak designer 软件中实现的设计由 uart 接收器、pwm 单元和控制单元组成（整个设计文件可以在这里找到）
a) uart 接收器
首先，我们需要设置蓝牙模块。大多数蓝牙 ic 支持 uart 协议进行通信。uart 代表通用异步接收器/发送器。uart 可以在并行和串行格式之间来回转换数据。它包括一个串行到并行接收器和一个并行到串行转换器，它们都单独计时。
蓝牙模块中接收到的数据将传输到我们的 greenpak 设备。pin10 的空闲状态为高电平。发送的每个字符都以逻辑低开始位开始，然后是可配置数量的数据位和一个或多个逻辑高停止位。
uart 发送器发送 1 个 start 位、8 个数据位和 1 个 stop 位。通常，uart 蓝牙模块的默认波特率为 9600。我们将从蓝牙 ic 发送数据字节到 greenpak。slg46620 的 spi 模块。
由于 greenpak spi 模块没有 start 或 stop 位控制，我们将使用这些位来启用和禁用 spi 时钟信号 (sclk)。当 pin10 变低时，我们知道我们收到了一个 start 位，因此我们使用 pdly 下降沿检测器来识别通信的开始。该下降沿检测器为 dff0 提供时钟，从而启用 sclk 信号为 spi 模块提供时钟。
我们的波特率为每秒 9600 位，因此我们的 sclk 周期需要为 1/9600 = 104 µs。因此我们将 osc 频率设置为 2mhz，并使用 cnt0 作为分频器。
2 mhz – 1 = 0.5 µs
(104 µs / 0.5 µs) – 1 = 207
因此，我们希望 cnt0 计数器值为 207。为了确保我们不会丢失任何数据，我们需要将 spi 时钟延迟半个时钟周期，以便 spi 块在正确的时间被计时。我们通过使用 cnt6、2 位 lut1 和 osc 模块的外部时钟来实现这一点。cnt6 的输出直到 dff0 计时后 52 µs 才会变高，这是我们 104 µs sclk 周期的一半。当 cnt6 为高电平时，2 位 lut1 与门允许 2mhz osc 信号进入 ext。clk0 输入，其输出连接到 cnt0。
图 2：系统图
b) pwm 单元
pwm 信号是使用 pwm0 和相关时钟脉冲发生器 (cnt8/dly8) 生成的。由于脉冲宽度是用户可控的，我们使用fsm0（可以接pwm0）来统计用户数据。
在 slg46620 中，8 位 fsm1 可以与 pwm1 和 pwm2 一起使用。必须连接蓝牙模块，即必须使用spi并行输出。spi 并行输出位 0 到 7 与 dcmp1、dmcp2 和 lf osc clk 的 out1 和 out0 混合。pwm0 从 16 位 fsm0 获得其输出。如果不改变，这会导致脉冲宽度过载。为了将计数器值限制在 8 位，添加了另一个 fsm；fsm1 用作指示计数器何时达到 0 或 255 的指针。fsm0 用于生成 pwm 脉冲。fsm0 和 fsm1 必须同步。由于两个 fsm 都有预设的时钟选项，因此 cnt1 和 cnt3 用作中介将 clk 传递给两个 fsm。这两个计数器设置为相同的值，本文为 25。我们可以通过改变这些计数器值来改变 pwm 值的变化率。
fsm 的值由来自 spi 并行输出的信号“+”和“-”增加和减少。
图 3：pwm 单元设计
在控制单元内，接收到的字节从蓝牙模块获取到 spi 并行输出，然后传递给相关的功能。首先，将检查 pwm cs1 和 pwm cs2 输出以查看 pwm 模式是否被激活。如果它被激活，那么它将确定哪个通道将通过 lut4、lut6 和 lut7 输出 pwm。
lut9、lut11 和 lut14 负责检查其他两个 led 的状态。lut10、lut12 和 lut13 检查手动按钮是否被激活。如果手动模式处于活动状态，则 rgb 输出将根据 d0、d1、d2 输出状态运行，每次按下颜色按钮时这些状态都会更改。它随着来自 cnt9 的上升沿而变化，用作上升沿去抖动器。
引脚 20 配置为输入，用于在手动和蓝牙控制之间切换。
如果禁用手动模式并激活自动混频器模式，则颜色每 500 毫秒改变一次，上升沿来自 cnt7。4 位 lut1 用于防止 d0 d1 d2 处于“000”状态，因为此状态会导致灯在自动混音器模式期间关闭。
如果手动模式、pwm 模式和自动混频器模式未激活，则红色、绿色和蓝色 spi 命令流向引脚 12、13 和 14，这些引脚配置为输出并连接到外部 rgb led。
图 4：系统图
dff1、dff2 和 dff3 用于构建 3 位二进制计数器。计数器值随着在自动混音器模式下通过 p14 的 cnt7 脉冲或在手动模式下来自颜色按钮 (pin3) 的信号而增加。
安卓应用
在本节中，我们将构建一个 android 应用程序，它将监视和显示用户的控件选择。该界面由两部分组成：第一部分包含一组具有预定义颜色的按钮，因此当按下这些按钮中的任何一个时，相应颜色相同的 led 会亮起。第二部分（混合方块）为用户创建混合颜色。
在第一部分，用户选择他们希望pwm信号通过的led引脚；pwm 信号一次只能传递到一个引脚。下面的列表在 pwm 模式期间逻辑地控制其他两种颜色的开/关。
自动混音器按钮负责运行自动换光模式，每半秒换一次光。mix 部分包含两个复选框列表，以便用户可以决定将哪两种颜色混合在一起。
我们使用 mit 应用程序发明者网站构建了该应用程序。这是一个允许使用图形软件块构建 android 应用程序而无需先前软件经验的站点。
起初，我们设计了一个图形界面，通过添加一组负责显示预定义颜色的按钮，我们还添加了两个复选框列表，每个列表有 3 个元素；每个元素都在其单独的框中概述，如图 5 所示。
图 5：应用程序界面
用户界面中的按钮与软件命令相关联：应用程序将通过蓝牙发送的所有命令都是字节格式，每一位负责特定的功能。
表 1 显示了发送到 greenpak 的命令帧的形式。
表 1：位帧表示
前三位 b0、b1 和 b2 将通过预定义颜色的按钮在直接控制模式下保持 rgb led 的状态。因此，当单击其中任何一个时，都会发送按钮的相应值，如表 2 所示。
表 2：命令位代表
位 b3 和 b4 保存“+”和“-”命令，负责增加和减少脉冲宽度。按下按钮时位值为 1，松开按钮时位值为 0。
b5 和 b6 位负责选择 pwm 信号将通过的引脚（颜色）：这些位的颜色指定如表 3 所示。最后一位 b7 负责激活自动混合器。
表 3：pwm 通道选择位
图 6 和图 7 演示了将按钮与负责发送先前值的编程块链接的过程。
图 6：按钮的编程块
图 7：发送“+”和“-”命令帧
下图8为顶层电路图
图 8：电路图
控制器已成功测试，颜色混合以及其他功能显示正常工作。
结论
在本文中，构建了一个智能灯泡电路，由 android 应用程序进行无线控制。该项目中使用的 greenpak cmic 还有助于将几个用于光控制的基本组件缩短并嵌入到一个小型 ic 中。
dialog semiconductor 的 anas ajaj
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为了构建这个项目，我们将使用slg46620 cmic、一个蓝牙模块和一个 rgb led。
greenpak ic 将成为该项目的控制核心；它从蓝牙模块和/或外部按钮接收数据，然后开始所需的程序以显示正确的照明。
它还生成 pwm 信号并将其输出到 led。下面的图 1 显示了框图。
图 1：框图
该项目中使用的 greenpak 设备在一个 ic 中包含一个 spi 连接接口、pwm 块、fsm 和许多其他有用的附加块。它还具有体积小、能耗低的特点。这将使制造商能够使用单个 ic 构建小型实用电路，从而与类似系统相比将生产成本降至最低。
在这个项目中，我们将控制一个 rgb led。为了使该项目具有商业可行性，系统可能需要通过并联多个 led 并使用适当的晶体管来提高亮度水平；还需要考虑电源电路。该项目得到实施和审查。
greenpak 设计
在 greenpak designer 软件中实现的设计由 uart 接收器、pwm 单元和控制单元组成（整个设计文件可以在这里找到）
a) uart 接收器
首先，我们需要设置蓝牙模块。大多数蓝牙 ic 支持 uart 协议进行通信。uart 代表通用异步接收器/发送器。uart 可以在并行和串行格式之间来回转换数据。它包括一个串行到并行接收器和一个并行到串行转换器，它们都单独计时。
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由于 greenpak spi 模块没有 start 或 stop 位控制，我们将使用这些位来启用和禁用 spi 时钟信号 (sclk)。当 pin10 变低时，我们知道我们收到了一个 start 位，因此我们使用 pdly 下降沿检测器来识别通信的开始。该下降沿检测器为 dff0 提供时钟，从而启用 sclk 信号为 spi 模块提供时钟。
我们的波特率为每秒 9600 位，因此我们的 sclk 周期需要为 1/9600 = 104 µs。因此我们将 osc 频率设置为 2mhz，并使用 cnt0 作为分频器。
2 mhz – 1 = 0.5 µs
(104 µs / 0.5 µs) – 1 = 207
因此，我们希望 cnt0 计数器值为 207。为了确保我们不会丢失任何数据，我们需要将 spi 时钟延迟半个时钟周期，以便 spi 块在正确的时间被计时。我们通过使用 cnt6、2 位 lut1 和 osc 模块的外部时钟来实现这一点。cnt6 的输出直到 dff0 计时后 52 µs 才会变高，这是我们 104 µs sclk 周期的一半。当 cnt6 为高电平时，2 位 lut1 与门允许 2mhz osc 信号进入 ext。clk0 输入，其输出连接到 cnt0。
图 2：系统图
b) pwm 单元
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在 slg46620 中，8 位 fsm1 可以与 pwm1 和 pwm2 一起使用。必须连接蓝牙模块，即必须使用spi并行输出。spi 并行输出位 0 到 7 与 dcmp1、dmcp2 和 lf osc clk 的 out1 和 out0 混合。pwm0 从 16 位 fsm0 获得其输出。如果不改变，这会导致脉冲宽度过载。为了将计数器值限制在 8 位，添加了另一个 fsm；fsm1 用作指示计数器何时达到 0 或 255 的指针。fsm0 用于生成 pwm 脉冲。fsm0 和 fsm1 必须同步。由于两个 fsm 都有预设的时钟选项，因此 cnt1 和 cnt3 用作中介将 clk 传递给两个 fsm。这两个计数器设置为相同的值，本文为 25。我们可以通过改变这些计数器值来改变 pwm 值的变化率。
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引脚 20 配置为输入，用于在手动和蓝牙控制之间切换。
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表 2：命令位代表
位 b3 和 b4 保存“+”和“-”命令，负责增加和减少脉冲宽度。按下按钮时位值为 1，松开按钮时位值为 0。
b5 和 b6 位负责选择 pwm 信号将通过的引脚（颜色）：这些位的颜色指定如表 3 所示。最后一位 b7 负责激活自动混合器。
表 3：pwm 通道选择位
图 6 和图 7 演示了将按钮与负责发送先前值的编程块链接的过程。
图 6：按钮的编程块
图 7：发送“+”和“-”命令帧
下图8为顶层电路图
图 8：电路图
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