LED控制器 TPS929120驱动

       

目录

一.芯片基本介绍（不过多展开，网上也有相应文章了）

二.功能及接口

1.芯片寄存器操作（读和写接口）

2.芯片初始化配置（用于工作参数配置及初始化PWM输出）

3.芯片错误管脚获取

4.芯片12路通道状态返回（返回输出状态、开路、短路、过温、通讯失败、控制器初始化状态、欠压等）

5.芯片12路通道PWM频率输出（12路频率统一配置，并非单独可设）

6.芯片12路通道PWM占空比输出（12路占空比单独可设, 占空比范围0~100%）

三.接口实现及关键寄存器说明

1.读/写寄存器

1）SYNC为同步字节，为0x55

2）DEV_ADDR读写数据控制字节，也是协议重要参数所在，其定义如下：

3）REG_ADDR寄存器地址（参见芯片手册）

4）DATA_1…DATA_N读/写入寄存器数据

5）CRC协议校验字节，从DEVICE_ADDR到DATA_N的CRC值

6）STATUS状态字节

7）从上图可以看出，执行写操作命令后，LED控制器会返回控制器的FLAG0寄存器值作为对写指令的响应其中也包含控制工作状态；执行读操作后，LED控制器会返回相应请求寄存器的值。

2.芯片初始化配置

3.芯片错误管脚获取

4.芯片12路通道状态返回（返回输出状态、开路、短路、过温、通讯失败、控制器初始化状态、欠压等）

5.芯片12路通道PWM频率输出（12路频率统一配置，并非单独可设）

6.芯片12路通道PWM占空比输出（12路占空比单独可设, 占空比范围0~100%）

四.故障检测

1.开路故障

2.短路故障（LED主要是对地故障为主）

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近期开发一个项目用到了TPS929120 LED控制器芯片，开发过程中有了些许体会，下面将其整理成文，以帮助使用该芯片的科技开发人。如有描述不当还请包含指正。

一.芯片基本介绍（不过多展开，网上也有相应文章了）

        先简单描述下此芯片的功能：12路LED PWM输出控制，掉电重启恢复（EEPROM配置加载，目前项目中未使用，所以不需要配置EEPROM），具备故障诊断功能，通讯方式采用类似串口的Flexwire方式。

        默认情况下控制器通讯地址由外部ADDR0~ADDR2（0~15）决定。对于MCU驱动开发主要关心其中TX，RX，ERR，REF，OUT0~OUT11这几个管脚基本就可以。

TX，RX：Flexwire通讯管脚

ERR：错误通知管脚

REF：参考电阻，与通道输出限流相关，之后会讲到

OUT0~OUT11:LED PWM输出通道。

二.功能及接口

      废话不多说，直接上干货，通过对该芯片手册的理解，开发LED控制器驱动主要完成如下这些主要功能及接口（使用伪代码），基本可以覆盖其他功能的拓展，此处先简单罗列稍后展开：

1.芯片寄存器操作（读和写接口）

LedChip_TPS929120_Read_Register(StartRegisterAddr, *Rxbuf, ByteSize)

LedChip_TPS929120_Write_Register(StartRegisterAddr, *Txbuf, ByteSize)

2.芯片初始化配置（用于工作参数配置及初始化PWM输出）

LedChip_TPS929120_Init()

3.芯片错误管脚获取

LedChip_TPS929120_Err_Pin_Get_Status()

4.芯片12路通道状态返回（返回输出状态、开路、短路、过温、通讯失败、控制器初始化状态、欠压等）

LedChip_TPS929120_Outx_Get_Status(OutPin, *Status)

5.芯片12路通道PWM频率输出（12路频率统一配置，并非单独可设）

LedChip_TPS929120_Set_Frequency(PwmFrequency)

6.芯片12路通道PWM占空比输出（12路占空比单独可设, 占空比范围0~100%）

LedChip_TPS929120_Outx_Set_Duty(OutPin, Duty)

三.接口实现及关键寄存器说明

1.读/写寄存器

在实现读写寄存器接口前我们必须先了解控制器的通讯协议，其有两种协议格式，一种为单字节模式，一种是多字节模式（顾名思义，连续读/写入多个连续寄存器），我们这里主要针对多字节模式进行展开讨论，协议格式如下：

图中RX为控制器接受管脚，即MCU发送管脚；TX为控制器发送管脚，即MCU接受管脚

1）SYNC为同步字节，为0x55

2）DEV_ADDR读写数据控制字节，也是协议重要参数所在，其定义如下：

DEVICE_ADDR:

LED控制器在flexwire上的地址，可以认为是设备的ID范围0~15，即上文提到的ADDR0~ADDR2决定，也可以通过EEPROM进行配置。

DATA_LENGTH：

写入数据的长度（单位：字节），需要注意这个长度并非任意，而是特定长度，同时也是区分单字节工作模式，还是多字节工作模式关键，只能选择1（单字节模式），2，4，8（多字节模式）

BROADCAST：

广播模式还是单设备模式

READ/WRITE:

读/写选择位

3）REG_ADDR寄存器地址（参见芯片手册）

4）DATA_1…DATA_N读/写入寄存器数据

5）CRC协议校验字节，从DEVICE_ADDR到DATA_N的CRC值

6）STATUS状态字节

即控制器的FLAG0寄存器值

7）从上图可以看出，执行写操作命令后，LED控制器会返回控制器的FLAG0寄存器值作为对写指令的响应其中也包含控制工作状态；执行读操作后，LED控制器会返回相应请求寄存器的值。

       通过这样的分析是否这个芯片的驱动变得简单明了不少，无非就是固定的协议字节+读/写寄存器值。哈哈！

        下面我将提供这两个接口的伪代码逻辑：

LedChip_TPS929120_Read_Register(StartRegisterAddr, *Rxbuf, ByteSize)

{

/* 定义一个足够长的缓冲区buf */

/* 根据StartRegisterAddr和ByteSize值，组读指令:

同步+设备地址（读写位R，读长度）+读寄存器地址+CRC，将其放入buf中。*/

/* 调用MCU串口驱动发送buf数据 */

/* 调用MCU串口驱动接受控制器回复数据 */

/* 判断接受数据有效性，赋值RxBuf */

}

LedChip_TPS929120_Write_Register(StartRegisterAddr, *Txbuf, ByteSize)

{

/* 定义一个足够长的缓冲区buf */

/* 根据StartRegisterAddr和ByteSize值，组写指令:

同步+设备地址（读写位W，写长度）+写寄存器地址+DATA1~N+CRC，将其放入buf中。*/

/* 调用MCU串口驱动发送buf数据 */

/* 调用MCU串口驱动接受控制器回复状态字节 */

/* 检查状态字节有效性，返回发送是否成功 */

}

2.芯片初始化配置

初始化配置大体流程，其中会调用读写寄存器接口，同时需要注意Led控制器寄存器有写防护锁，配置部分寄存器需要打开防护锁，如下：

LedChip_TPS929120_Init()

{

/* 调用上文的写寄存器接口，写CONF_LOCK寄存器为全0，配置关闭防护锁 */

/* 调用上文的写寄存器接口，写CONF_EN0~1寄存器，使能通道 */

/* 调用上文的写寄存器接口，写CONF_MISC0~1寄存器, 配置输出总频率，K(ref) */

/* 调用上文的写寄存器接口，写IOUT0~11寄存器, 配置各路限流参数 */

/* 调用上文的写寄存器接口，写CONF_DIAGEN0~1寄存器, 配置各路故障诊断开启 */

/* 调用上文的写寄存器接口，写PWM0~11及PWML0~11寄存器, 配置各路占空比为0 */

/* 调用上文的写寄存器接口，写CONF_LOCK寄存器为全1，配置开启防护锁 */

}

3.芯片错误管脚获取

通过系统GPIO读取接口获取Err Pin状态

LedChip_TPS929120_Err_Pin_Get_Status()

{

/* 通过读GPIO管脚接口获取Err PIN 状态 */

/* 返回Err PIN 状态 */

}

4.芯片12路通道状态返回（返回输出状态、开路、短路、过温、通讯失败、控制器初始化状态、欠压等）

LedChip_TPS929120_Outx_Get_Status(OutPin, *Status)

{

/* 调用上文的读寄存器接口，获取FLAG0~1，CONF_EN0~1，FLAG11~14等的寄存器值状态 */

/* 将对应值状态整合到Status中 */

}

5.芯片12路通道PWM频率输出（12路频率统一配置，并非单独可设）

其芯片总频率有几个档位可以选择

LedChip_TPS929120_Set_Frequency(PwmFrequency)

{

/* 调用上文的写寄存器接口，写CONF_LOCK寄存器为全0，配置关闭防护锁 */

/* 调用上文的写寄存器接口，根据PwmFrequency写CONF_MISC1 */

/* 调用上文的写寄存器接口，写CONF_LOCK寄存器为全1，配置开启防护锁 */

}

6.芯片12路通道PWM占空比输出（12路占空比单独可设, 占空比范围0~100%）

       设置每路通道占空比主要依据手册中的占空比转换公式，如下：

       其中CONF_PWMOUTx和CONF_PWMLOWOUTx分别为配置PWMx和PWMLx寄存器位，即占空比的高位和低位。

LedChip_TPS929120_Outx_Set_Duty(OutPin, Duty)

{

/* 调用上文的写寄存器接口，写CONF_LOCK寄存器为全0，配置关闭防护锁 */

/* 调用上文的写寄存器接口，根据OutPin, Duty选择对应通道寄存器PWMx和PWMLx */

/* 调用上文的写寄存器接口，写CONF_LOCK寄存器为全1，配置开启防护锁 */

}

四.故障检测

       故障检测功能是此LED控制芯片中比较重要的点，是为防止线路短路、开路。我们在项目中开始也遇到了开路误报的情况，通过一番研究才理解其工作的大致原理，解决了开路误报的问题。所以单独列一个章节进行描述。

        我这里尽量用通俗易懂的方式进行描述，便于大家更好的理解。先贴上判断短路开路的依据，这里需要仔细阅读芯片手册，芯片对两种状态下短路开路等诊断类型进行详细定义描述，如下：

我们主要讨论正常模式时的短路和开路，这两个比较常用。

1.开路故障

从上图中可以看出其开路判断条件主要是根据压差检测得到的，在讨论这个条件之前，我们先仔细看下芯片手册，其中有这样的描述，这也充分说明了Led控制器每路的最大电流限制，如下：

（1）

（2）

这两个公式是Led控制器上每路通道最大输出电流，为了便于理解，公式（1）可以认为是LED控制器电流最大值，公式（2）为单路分流电压限制。其中部分参数是硬件设计决定，我们假设将其固定：

V(REF)  = 1.235 V

K（Ref）这个参数在前文有所提及，是重要参数之一

当我们选择R(ref)=12.7kΩ（硬件决定），K(ref)=512时，带入公式（1）则I(full_range)= 1.235V/12.7kΩ*512 = 0.0497A，即50mA。也就意味led控制器电流被限定在了50mA（类似于粗调电流档位）。而每路输出根据公式（2），CONF_IOUTx 在分子位置，所以其类似于单路限流器，可以将电流分为64档，0~63。

好了，让我们回过来看这个开路条件，假设V（supply）= 12V，V（open_th_rising）=?,再仔细阅读手册，你会发现

选取中值V（open_th_rising）= 400mV，好了，我们发现开路判定条件变为了12V-V(OUTx)<400mV，即V（OUTx）> 11.6V,就会满足开路故障上报条件，然后再看V（supply）> V(ADCLOWSUPTH) ，其中5V<V(ADCLOWSUPTH) < 20V,可配置，默认值8V，所以V（supply）> V(ADCLOWSUPTH)成立。那么当CONF_IOUTx选为63时，11.6V/50mA=232Ω。这样我们可以得出当外接负载电阻<232Ω，不会上报开路，>232欧姆，会上报故障。

2.短路故障（LED主要是对地故障为主）

短路相对简单，当接地时电阻接近0，输出V（OUTx）接近0，满足对地短路条件，会上报短路故障

至此本次驱动开发历程结束，谢谢大家耐心看完，你的支持就是我最大的创作动力！