摘要：本应用笔记介绍MAX6964 LED驱动器的特性以及在需要亮度控制的应用中怎样正确使用这些特性。本应用笔记还提供实例程序，演示主机和MAX6964每个端口的亮度控制选项。LED亮度控制功能非常适合汽车应用，在这种应用中，白天和晚上不同状态下需要对LED进行亮度调整。 MAX6964是大电流输出、17端口LED驱动器，具有8位脉冲宽度调制(PWM)亮度控制功能。每个端口支持最大50mA的吸收电流。流入地引脚的最大总吸收电流被限制为350mA。8位PWM亮度控制被分成应用于所有端口的4位主机控制，以及另外4位独立端口控制。主机亮度控制可以用于调整普通设备LED亮度，以适应环境亮度变化，例如汽车在白天和晚上的情况。独立端口控制可以用于产生符合应用需求的亮度。或者，可以采用4个全局控制位来同时控制所有独立端口的亮度。寄存器0x0E的D0位到D3位可以用于全局或者端口O16亮度控制，而且，可以结合主机和独立亮度控制功能来产生所有端口的渐暗效果。 大家通常都知道，如果光源接通/关断足够快，那么，人眼感觉到物体是一直亮着的。PWM亮度控制功能改变接通时间，同时将接通/关断保持在固定频率上，从而调整感知亮度。为避免闪烁效应，PWM接通/关断频率一般要高于100Hz。MAX6964的PWM亮度控制由内部振荡器进行驱动，额定频率为32kHz。MAX6964的PWM持续240个时钟周期，产生32000/240 = 133.33Hz的PWM接通/关断频率。 当相应的极性位是0时，和MAX6964输出相连接的LED的亮度取决于主机和独立端口控制的重叠接通时间(逻辑低电平)。 MAX6964的主机亮度控制由寄存器0x0F的D7–D4位确定。这4个主机控制位将PWM周期分成15个时间片。主机接通时间片分别是0001、0010、...、1101和1110位模式的1/15、2/15、...、13/15和14/15。 每个端口以4位分组的独立端口控制位位于寄存器0x10至0x17。端口16控制位位于寄存器0x0F的D3至D0。如果使能了该选项，寄存器0x0F的这些位(D3–D0)也被用于全局控制。每个主机时间片含有16个内部振荡器时钟周期。这些时钟周期可以分别工作在具有0000、0001、...、1110和1111位模式的1/16、2/16、...、15/16和16/16。 图1显示了当极性为是0时，相应于0010位模式2/15主机接通时间的端口输出波形，以及相应于0001位模式2/16独立端口接通时间的端口输出波形。有两种主机接通时间片，二者都可以接通2/16，由独立端口的接通时间决定。 图1. 一个端口的输出波形 端口7到端口0以及端口15到端口8的相位0极性位分别位于寄存器0x02和0x03。同样的，端口7到端口0以及端口15到端口8的相位1极性位位于寄存器0x0A和0x0B。端口16的极性由寄存器0x0F的相位1 (D5)和相位0 (D4)位指示。当没有使能闪烁特性时，只和相位0极性位有关。 图2显示了具有相同主机和独立端口位模式0010和0001的端口输出波形，但是极性位是1。对比图1和图2，可以看出，接通和关断时间相反—它们构成了互补波形。最好采用极性0来设置亮度等级，但是闪烁时需要采用极性1。 图2. “1”的互补波形 MAX6964驱动LED时，触发BLINK输入，或者翻转闪烁翻转位(寄存器0x0F的D1)，使其闪烁(接通和关断)。闪烁使能位(寄存器0x0F的D0)必须设置为1，以激活BLINK输入和闪烁翻转位。每次闪烁时，主机控制器需要改变BLINK输入逻辑电平或者写入MAX6964。使能闪烁(D0 = 1)后，某一端口的LED极性与相位0或者相位1相关，具体取决于BLINK输入和闪烁翻转位异或的结果是0还是1。 为激活所需端口的闪烁功能，相应的相位0和1极性位必须不同。当使能了闪烁后，由于PWM亮度控制还在起作用，闪烁LED不但可以接通和关断，而且还可以受控，在正常和互补波形基础上，亮度在较亮和较暗模式之间变化。而且，通过分别选择不同端口相位0和1逻辑电平，它们能够反相闪烁，或者根本就不闪烁。例如，设置端口1相位0位为0，相位1位为1，端口2相位0位为1，相位1位为0，使它们反相闪烁。设置端口的相位0和相位1位同时为0或者1将使端口停留在较亮或者较暗模式中。 图3显示了最初以及互补波形相位0和相位1的闪烁。相位0和相位1的持续时间取决于主机控制器的工作，一般要比明显闪烁的单个PWM周期长得多。 图3. 相位0和相位1之间的闪烁 下面的I²C命令序列发送给MAX6964，以接通LED，达到一定的PWM亮度等级。 下面的3条I²C写命令可用于接通O16 LED，达到最小亮度等级。MAX6964的I²C器件地址是0x49。 0x49 0x0F 0x30 // Turn off the global bit 0x49 0x0E 0x10 // Select 1/15th for master and 1/16th // for O16 0x49 0x0F 0x00 // Set phase 0 and 1 polarity bits of // O16 to 00 可以采用下面的I²C写命令来接通所有的LED，达到最小亮度等级。 0x49 0x0F 0x30 // Turn off the global bit 0x49 0x0E 0x10 // Select 1/15th for master and 1/16th for O16 0x49 0x0F 0x00 // Set phase 0 and 1 polarity bits of O16 to 00 0x49 0x10 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 // Set 1/16th for all ports 0x49 0x02 0x00 0x00 // Set phase 0 polarity bits for all ports 最后两条命令利用了寄存器地址自动递增特性，支持使用单条写命令写入多个寄存器。 LED有时需要在上电期间逐渐接通。可以在每个主机设置中，设置主机控制为低到高，改变每个端口控制为从低到高，从而调整LED亮度从低到高。由于某些主机和独立端口组合产生相同或者相似的亮度等级，并不需要进行所有的设置来产生亮度递增。在高亮度等级上，必须跳过某些底层独立端口设置(表1)。由于跳过了某些相同或者相似的亮度等级，亮度等级的增加基于双环(主机亮度变化为一个环，独立端口为第二个环)。表1只显示了240种组合中的59步。 表1. 双环递增 Individual Master Intensity Individual Master Intensity X 0 0 C 4 52 0 1 1 D 4 56 1 1 2 E 4 60 2 1 3 F 4 64 3 1 4 C 5 65 4 1 5 D 5 70 5 1 6 E 5 75 6 1 7 F 5 80 7 1 8 D 6 84 8 1 9 E 6 90 9 1 10 F 6 96 A 1 11 D 7 98 B 1 12 E 7 105 C 1 13 F 7 112 D 1 14 E 8 120 E 1 15 F 8 128 F 1 16 E 9 135 8 2 18 F 9 144 9 2 20 E A 150 A 2 22 F A 160 B 2 24 E B 165 C 2 26 F B 176 D 2 28 E D 195 E 2 30 F D 208 F 2 32 E E 210 A 3 33 F E 224 B 3 36 E F 225 C 3 39 F F 240 D 3 42       E 3 45       F 3 48       下面的文本是伪编程代码，在LoopLength x WaitTime秒内逐步接通LED。I²C程序向MAX6964寄存器发出一条写命令，提供由阵列定义的亮度。利用寄存器地址自动递增特性，可以完成多次写操作。 LoopLength; // Total number of step in the increase in // intensity MasterPort(2, LoopLength); // Array for master/port setting pairs of every // step StepTime; // Lighting duration at each intensity step For i = 1 to LoopLength // Start intensity increasing loop I²C(Write, 0x0E, MasterPort(1, i)); // Set master intensity level I²C(Write, 0x10, MasterPort(2, i), MasterPort(2, i), ...); // Set port // intensity // levels Wait(StepTime); // Lighting up End // End loop LED亮度等级取决于主机和独立端口PWM控制位选择。两个不同的主机和独立端口组合可以复现某些亮度等级。另一方面，某些亮度等级则不可能由任何组合实现。表2列出了对应于主机和独立端口PWM亮度控制位的亮度等级。亮度等级是当极性位为0时，表中的数字除以240。该表沿对角线对称，从左上角第二行到右下角倒数第二行。 表2. 基于主机和独立端口选择的亮度等级   Master Port Intensity 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F Individual Port Intensity 0 off 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 off 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 2 off 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 3 off 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 4 off 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 5 off 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 6 off 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91 98 105 7 off 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96 104 112 120 8 off 9 18 27 36 45 54 63 72 81 90 99 108 117 126 135 9 off 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 A off 11 22 33 44 55 66 77 88 99 110 121 132 143 154 165 B off 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168 180 C off 13 26 39 52 65 78 91 104 117 130 143 156 169 182 195 D off 14 28 42 56 70 84 98 112 126 140 154 168 182 196 210 E off 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 F off 16 32 48 64 80 96 112 128 144 160 176 192 208 224 240 表2中，注意，16之前的整数是连续的。16以后，没有了素数(即，不能通过1到16和1到15之间的数相乘得到的数)。此外，可以通过主机和独立端口设置的多种选择来产生较多的数字/事件。表3显示了亮度等级线性递增趋势。Short1列的亮度等级跳过了2/240，Short2列跳过了4/240。您还可以通过使用这些主机和独立端口组合以及表2中的对角线实现平方递增趋势。或者，从表2中选取最近组合得到所需要的递增趋势。 表3. 主要的平滑递增趋势 Choice 1 Choice 2 Intensity Level x 240 Individual Master Individual Master Full Short1 Short2 X 0 X 0 0 0 0 0 1 0 1 1     1 1 0 2 2 2   2 1 0 3 3     3 1 0 4 4 4 4 4 1 0 5 5     5 1 0 6 6 6   6 1 0 7 7     7 1 0 8 8 8 8 8 1 0 9 9     9 1 0 A 10 10   A 1 0 B 11     B 1 0 C 12 12 12 C 1 0 D 13     D 1 0 E 14 14   E 1 0 F 15     F 1 1 8 16 16 16 8 2 1 9 18 18   9 2 1 A 20 20 20 6 3 2 7 21     A 2 1 B 22 22   B 2 1 C 24 24 24 4 5 4 5 25     C 2 1 D 26 26   8 3 2 9 27     6 4 3 7 28 28 28 9 3 2 A 30 30   7 4 3 8 32 32 32 A 3 2 B 33 33   6 5 4 7 35     B 3 2 C 36 36 36 C 3 2 D 39 39   9 4 3 A 40 40 40 6 6 5 7 42 42   A 4 3 B 44 44 44 8 5 4 9 45 45   B 4 3 C 48 48 48 9 5 4 A 50 50   C 4 3 D 52 52 52 8 6 5 9 54 54   A 5 4 B 55     7 7 6 8 56 56 56 9 6 5 A 60 60 60 8 7 6 9 63 63   F 4 F 4 64 64 64 C 5 4 D 65     A 6 5 B 66 66 66 9 7 6 A 70 70   B 6 5 C 72 72 72 E 5 4 F 75 75   A 7 6 B 77 77 77 C 6 5 D 78 78   9 8 7 A 80 80 80 8 9 8 9 81 81   B 7 6 C 84 84 84 A 8 7 B 88 88 88 E 6 5 F 90 90   C 7 6 D 91 91 91 B 8 7 C 96 96 96 D 7 6 E 98 98   A 9 8 B 99     9 A 9 A 100 100 100 C 8 7 D 104 104 104 E 7 6 F 105 105   B 9 8 C 108 108 108 A A 9 B 110 110   D 8 7 E 112 112 112 C 9 8 D 117 117 117 E 8 7 F 120 120 120 A B A B 121 121   D 9 8 E 126 126 126 F 8 F 8 128 128 128 C A 9 D 130 130   B B A C 132 132 132 E 9 8 F 135 135 135 D A 9 E 140 140 140 C B A D 143 143   B C B C 144 144 144 E A 9 F 150 150 150 D B A E 154 154 154 C C B D 156 156 156 F A F A 160 160 160 E B A F 165 165 165 D C B E 168 168 168 C D C D 169 169 169 F B F B 176 176 176 E C B F 180 180 180 D D C E 182 182 182 F C F C 192 192 192 E D C F 195 195 195 D E D E 196 196 196 F D F D 208 208 208 E E D F 210 210 210 F E F E 224 224 224 E F E F 225 225 225 F F F F 240 240 240 表3显示了在240个主机和独立端口设置组合中有96个不同的亮度等级。按照所有亮度等级的这种递增趋势，需要在某些步骤中后向设置主机亮度等级。可以使用设置阵列来实现这一点，例如伪编程代码中所列出的。 可以采用下面的I²C写命令来闪烁MAX6964驱动的LED。MAX6964的I²C器件地址还是0x49。 0x49 0x02 0x00 0x00 // Set phase 0 polarity to all zeros to // turn LEDs on 0x49 0x0E 0xF0 // Set master intensity to full 0x49 0x0F 0x0D // Set the blinking enable bit to start 0x49 0x0F 0x0F // Switch blinking flip bit to blink 0x49 0x0F 0x0D // Switch back the blinking flip bit to // blink ... 0x49 0x0F 0x0C // Reset the blinking enable bit to stop // blinking 0x49 0x02 0xFF 0xFF // Set phase 0 polarity to all ones to // turn LEDs off 对于上面的命令，假设所有端口的相位1极性位被设置为1 (上电默认)。对于没有被设置为闪烁的端口，相位0和相位1寄存器中的极性位可以设置为相同的值。PWM亮度等级设置在闪烁期间有效。如果相位0或者相位1中的极性位是0，PWM亮度等级置位。否则，“1”互补波形将驱动LED。 总之，可以设置MAX6964 LED驱动器在互补波形定义的一对不同亮度等级之间闪烁。通过正确的设置，还可以实现亮度等级逐渐变化，有时也被称为渐暗。 MAX7313/MAX7314具有和MAX6964相似的LED驱动能力，其所有的端口还可以用作带有转换探测功能的逻辑输入。MAX6965、MAX7315和MAX7316也是相似的型号，只是端口数量减半。本应用笔记介绍的MAX6964常用编程方法还可以用于控制这些相似型号的PWM亮度。 相关型号   APP 4253: Nov 20, 2008 MAX6964 17路输出LED驱动器/GPO，带有亮度控制和热插入保护 完整的数据资料 (PDF, 376kB) 免费样品 MAX6965 9路输出LED驱动器，带有亮度控制和热插入保护 完整的数据资料 (PDF, 320kB) 免费样品 MAX7313 16端口输入/输出扩展器，带有LED亮度控制和中断，提供热插入保护 完整的数据资料 (PDF, 356kB) 免费样品 MAX7314 18端口GPIO，带有LED亮度控制和中断，提供热插入保护 完整的数据资料 (PDF, 348kB) 免费样品 MAX7315 8端口输入/输出扩展器，带有LED亮度控制和中断，提供热插入保护 完整的数据资料 (PDF, 1.2MB) 免费样品 MAX7316 10端口输入/输出扩展器，带有LED亮度控制和中断，提供热插入保护 完整的数据资料 (PDF, 392kB) 免费样品 自动更新 需要自动接收最新发布的应用笔记吗？请订阅EE-Mail™ (English only)。 我们期待您的反馈！ 喜欢？不喜欢？有待改善？或为我们提供建议？请与我们联系 — 我们将根据您的意见或建议改善我们的工作。 网页评价或提供建议   下载，PDF格式 (60kB)  AN4253, AN 4253, APP4253, Appnote4253, Appnote 4253