ISELED—氛围灯方案的新选择

1.ISELED 介绍

1.1 前言

现在主流的车内氛围灯方案分为两种，一种是带自动寻址功能的LIN总线方案，代表的芯片如ELMOS的E521.31/E521.36，迈来芯的MLX81106/MLX81108，英迪芯的IND83209/IND83211。一种是使用了ISELED技术的Smart RGB LED方案（将LED Driver&Controller和LEDs封装在一起），代表芯片如统明亮的seddLED 3.0系列，弘凯光电的iCLed系列等。两种方案的对比如下表：

1.2 ISELED联盟

ISELED联盟是一个开放的工业联盟，其目标是开发一个基于 ISELED 技术的综合生态系统——即用于创新汽车照明的完整系统解决方案。如今，已有多家制造商提供的各种ISELED产品。

从2016年底（ISELED 成立时）最初的5个成员，联盟成员的数量已增加到 30多家公司和机构。联盟成员如下图，包含LED厂商，MCU厂商，汽车零部件厂商等。

ISELED联盟成员

1.3 ISELED产品

ISELED官网的产品分如下几种：

• SMART DIGITAL LEDS
• LED Driver & Controller
• Microcontrollers
• ADK - Application & Development Kit

ISELED系统框图

以上图为例，简单介绍一下这几种产品，

• INLC10AQ属于LED Driver & Controller，主要负责通信协议和驱动LED。目前这部分产品只有Inova能提供
• A3A-FKG-1400-1属于Smart Digital LEDs，可以认为是INLC10AQ和LED的结合体。目前这部分产品有四家能提供，分别是统明亮、弘凯、亿光和欧司朗，做这类产品需要找Inova购买LED Driver & Controller然后和自家的LED进行结合，最终变成Smart Digital LEDs。
• S32K属于ISELED主机节点指定的MCU，NXP提供了基于S32K的ISELED驱动库，客户使用S32K可以很方便的和Smart Digital LEDs进行通信并实现各种灯效。目前这部分产品主要有两家能提供，除了NXP还有Microchip。
• ADK属于应用和开发套件，方便客户快速评估ISELED方案。目前能提供ADK的主要是Inova和feno两家公司。

1.4 ISLED应用方向

ISELED目前应用方向有三个，分别是：

• AMBIENT LIGHTING，环境照明，如车内静态氛围灯。
• FUNCTIONAL LIGHTING，功能照明，如人手脱离方向盘时进行警示。
• DYNAMIC LIGHTING EFFECTS，动态灯效，如仪表盘的动态背光灯。

2.ISELED Driver获取及安装

本篇文章主要介绍基于S32K144控制的ISELED方案试用，所以需要先准备好S32K1的ISELED软件驱动。

S32K1xx的官方IDE安装之后是不带ISELED驱动的，需要从NXP官网下载对应的exe文件并选择IDE的安装目录进行覆盖安装，才能使用ISELED功能。

2.1 ISELED Driver获取

1.浏览器中输入S32K-ISELED LED Lighting Solution^[1] ^的链接，并登录在NXP官网注册的个人账号，如下图：

2.点击 Design Resources ，往下移动到 Softeware ，能看到S32K SDK ISELED driver的下载选项，如下图：

3.点击下载按钮，在跳转的界面点击 Previous ，能够看到RTM 4.0.0版本的ISELED驱动：

4.点击 SW32K1-ISELED-RTM-4.0.0 ，在弹出的协议界面点击同意，会跳转至如下界面，接着点击S32K1_ISELED_RTM_4.0.0.exe进行下载，建议ReleaseNotes也下载一下，里面包含了对SDK的要求；

5.下载的同时，点击 License Keys ，会跳出如下界面；

6.勾选复选框，点击Generate，弹出如下界面；

7.点击Save All按钮，会将license文件下载到本地。

2.2 ISELED Driver安装

2.2.1 安装前准备

打开上一章节提到的 S32K1_ISELED_RTM_4.0.0_ReleaseNotes.pdf ，可以看到ISELED RTM4.0.0的驱动包是和S32K1xx的RTM3.0.0，RTM3.0.1, RTM3.0.2匹配的,所以安装ISELED驱动之前，先要保证安装了S32DS For ARM 2.2,这个开发环境自带的就是S32K1xx的RTM3.0.0版本的SDK。

ISELED ReleaseNotes

2.2.2 安装注意事项

在S32DS for ARM 2.2安装好之后，双击S32K1_ISELED_RTM_4.0.0.exe进行安装，安装过程中需要加载之前保存的license文件以及选择S32DS安装目录下的S32K1xx_RTM_3.0.0文件夹，如下面两张图：

2.2.3 安装后检查

安装完，可以检查下S32K1xx_RTM_3.0.0文件夹内的相关文件夹是否有了ISELED相关的文档和库文件。

3.ISELED方案试用

3.1 Demo方案介绍

由于手上没有ISELED的ADK，只能利用S32K144开发板加上之前客户送的一套ISELED灯板搭建一套演示套件

整体的demo框图如下所示：

ISELED DEMO 框图

3.2 编写Demo程序

3.2.1 图形化界面配置

1.打开S32DS2.2，新建application工程，命名为 S32K144EVB_ISELED_Demo_Test ，并选择S32K144_SDK 3.0.0版本。

2.等界面加载完成后，添加ISELED组件，如下图，和其相关的其他组件也会自动添加。

3.打开ISELED组件，按下图配置，相关参数后面章节再详细介绍。

4.打开timing_pal组件，使用lpit定时器的通道0。

5.打开时钟组件，使能Flexio时钟。

至此，图形化界面配置结束。

3.2.2 main函数编写

首先是clock，timing，iseled的初始化，如下所示：

int main(void)
{
  /* Write your local variable definition here */
 testInitType.crcEnable = 1;
 testInitType.firstLedAdr = 1;
 testInitType.tempCmpEnable = 0;
 testInitType.voltSwing = 0;
  /*** Processor Expert internal initialization. DON'T REMOVE THIS CODE!!! ***/
  #ifdef PEX_RTOS_INIT
    PEX_RTOS_INIT();                   /* Initialization of the selected RTOS. Macro is defined by the RTOS component. */
  #endif
  /*** End of Processor Expert internal initialization.                    ***/
  /* Write your code here */
  /* For example: for(;;) { } */
 CLOCK_SYS_Init(g_clockManConfigsArr, CLOCK_MANAGER_CONFIG_CNT, g_clockManCallbacksArr, CLOCK_MANAGER_CALLBACK_CNT);
 CLOCK_SYS_UpdateConfiguration(0U, CLOCK_MANAGER_POLICY_FORCIBLE);


 /*Initialize timing pal instance used by the ISELED Driver for the timeout mechanism*/
 TIMING_Init(&timing_pal1_instance, &timing_pal1_InitConfig);

 digLED_Init_Interface(NUMBER_OF_INTERFACES, iseled1_InitConfig);
 digLED_Init_Strip(&testInitType, &digLEDResultStrip1, strip);

其中，

• digLED_ReturnType digLED_Init_Interface(uint8_t nrOfInterfaces, const digLED_ConfigType *configStruct);主要是进行ISELED接口的配置，如选择Flexio还是SPI，控制多少路ISELED，选用哪些引脚，外设的超时时间，使用中断还是DMA等。
• digLED_ReturnType digLED_Init_Strip(const digLED_InitType* ChainInitPtr, digLED_ReadDataResultType* ChainInitResultPtr, uint8_t StripNr);主要是针对具体某一路ISELED的通信协议进行配置，如首ISELED的地址，是否进行CRC校验，差分电压幅值，是否进行相位偏移等。

然后调用digLED_ReturnType digLED_Set_RGB(uint8_t Red, uint8_t Green, uint8_t Blue, uint16_t Address, uint8_t StripNr);实现灯效。其中Red，Green，Blue用于设置灯颜色的RGB值，Address代表要设置的ISELED芯片地址（0代表设置所有ISElED），StripNr代表要设置第几路ISELED。

如设置红色单颗流水效果的代码如下：

void RunWaterRed(void)
 {
   OSIF_TimeDelay(1);
   digLED_Set_RGB(0       , 0       , 0       , 0, strip);
   OSIF_TimeDelay(1);
   uint8_t ledNr;
   uint8_t r = 255, g = 0,  b = 0;
   for(ledNr=1; ledNr<=NUM_OF_LED; ledNr++){
    digLED_Set_RGB(r       , g       , b       , ledNr, strip);
    OSIF_TimeDelay(100);
    digLED_Set_RGB(0       , 0       , 0       , ledNr, strip);
    OSIF_TimeDelay(1);
   }
 }

3.2.3 Demo工程分享

整套工程代码的链接如下：

• 链接：https://pan.baidu.com/s/1Bx5gTDurymVcxB1y-SSTwA
• 提取码：5bkl

3.3 Demo测试

测试效果如下（因为大小限制，只剪辑了一部分效果）：

3.4 ISELED组件说明

由于ISELED组件的参数比较多，如下图在这里着重说明一下。

ISELED组件参数

1. Interface，选择ISELED的接口，主要选项有Flexio，LPSPI0，LPSPI1和LPSPI2。
2. Strip Number,表示第几路ISELED，最多可以有13路，其中Strip1到strip10使用Flexio接口，Strip11到Strip13使用LPSPI接口。
3. Data Pin和Clock Pin，选择和第一个ISELED芯片连接的数据引脚以及时钟引脚。ISELED芯片直接通过差分总线相连，只有和MCU相连接的ISELED芯片（首地址芯片）走同步信号。

注意Data Pin和Clock pin不能选择相同的Logical pins。以下图为例，选择PTA10为data pin时，不能选择PTD0或者PTD9为Clock pin，因为他们都属于FXIO_D0。

4. DMA配置，如果使能了DMA配置，下面的DMA接收、发送通道以及EDMA组件也需要同步配置。
5. callback，回调函数设置，如果填写了回调函数名称，当指令接收、发送完成，或者发生超时，CRC error等错误时，会调用该函数。
6. Timer channel，配置iseled调用的定时器通道，需要同步在timing_pal进行配置。
7. timeout duration，配置三种指令的超时时间，分别是初始化，读和ping。

超时时间推荐的计算公式如下(N代表LED数量，最终计算结果的单位为us)：

8. Interface CLK，显示选择的接口的时钟来源，注意在clockMan组件使能对应的时钟。
9. Timer CLK，显示使用的定时器的时钟来源。