汽车氛围灯主控方案与电路设计要点

【导读】随着汽车市场的不断扩大，消费者对汽车内饰品质和个性化需求的不断攀升，汽车氛围灯已成为汽车设计中的核心亮点。凭借丰富的色彩、可调节的亮度以及多变的动态效果，汽车氛围灯可为驾乘人员营造出更加舒适且独具特色的车内环境。MCU在汽车氛围灯领域中发挥着重要的作用，从接收并处理各种输入信号，到调整氛围灯的色彩、亮度和动态效果，再到驱动电路中的LED灯珠，实现氛围灯的在线升级和音乐随动功能，MCU都发挥着关键作用。快包分析师推荐基于中微半导体BAT32A237的汽车氛围灯方案及基于Infineon PSoC 4微控制器、ams OSRAM OSIRE® E3731i智能RGB LED以及川土微电子CA-IF1044 CAN收发器IC的车载触控氛围灯方案，以供参考。

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汽车氛围灯主控电路设计要点

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（1）颜色控制

‌通过设定不同的RGB值来生成不同的颜色，‌这些值被输入给LED驱动芯片。‌驱动芯片解析后，‌控制RGB LED灯珠的PWM占空比，‌从而实现氛围灯颜色的控制。‌RGB LED的亮度和颜色控制本质上是控制每一路RGB驱动的PWM占空比，‌从而控制LED的电流，‌以达到调节LED的颜色和亮度。

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（2）亮度控制

‌通过设定氛围灯的亮度，‌对应的RGB和亮度值输入给LED驱动芯片。‌驱动芯片解析完之后控制RGB LED灯珠的PWM占空比，‌从而实现氛围灯亮度的控制。‌PWM的频率需要大于人眼能识别的频率，‌以避免灯出现闪烁的现象。

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（3）呼吸效果控制

‌通过在1秒的时间内均匀地调整PWM占空比，‌实现从100%递减到30%，‌再由30%均匀地递增到100%，‌从而控制灯实现呼吸效果。‌呼吸频率和亮度周期都是可以根据体验的需求进行设定的。

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（4）音乐律动控制

‌通过对音乐中乐谱音符的抽取，‌转化成不同的频率。‌这些频率与氛围灯的亮度和颜色变化相关联，‌使得氛围灯能够根据音乐的节奏和频率呈现出不同的变化。‌音符频率对照表记录了不同频率与氛围灯设定亮度和颜色的对应关系，‌实现音乐与灯光之间的互动。

方案一：基于中微半导体BAT32A237的汽车氛围灯方案

该汽车氛围灯方案基于 Arm Cortex ® M0+内核BAT32A237芯片，使用LIN总线与主机通信，支持休眠唤醒，降低系统功耗，通过对上拉及恒流源开关进行控制，配合电流采样电路，实现LN自动寻址功能。

方案特点

  •  主芯片BAT32A237可靠性标准参考AEC-Q100 Grade 1级别 

  •  自动寻址通过采样电路配合软件实现，结构简单 

  •  RGB三色灯采用高精度PWM直接控制 

  •  多彩氛围模式，精准调整颜色和亮度 

  •  可根据节点安装位置，自动分配地址 

  •  简化仓储和安装流程，提升器件通用性

BAT32A237简介

BAT32A237系列采用高性能的ARM-Cortex M0+的32位RISC内核，主频 48MHz，128KB Flash，12KB SRAM，1.5K Data Flash，集成I2C、SPI、UART、LIN、CAN总线等多种标准接口，集成12BitA/D转换器、温度传感器、8BitD/A转换器、比较器，可编程增益放大器。由于集成事件联动控制器，可实现硬件模块之间的直接连接，无需CPU的干预，比使用中断响应速度更快。 

BAT32A237 微控制器系列优秀的可靠性、丰富的集成外围功能以及出色的低功耗性能，这些特点使得可广泛适用于车载产品的开发，如灯、窗、门、车机、无线充、DC/DC车载电源，以及各类传感器等应用。

方案二：基于Infineon、ams OSRAM以及川土微电子产品的车载触控氛围灯方案

Infineon PSoC 4是一款高度可扩展的处理器平台，其具有高度可编程的灵活性，核心采用Arm® Cortex®-M0+高性能处理内核，内部搭载可编程模拟前端、可编程数字逻辑、先进的CAPSENSE™用户界面和低功耗蓝牙模块，能够简化客户开发过程。与此同时，Infineon也提供一套完整的开发工具——PSoC Creator IDE（集成设计环境），以助力用户轻松打造智能、互联、易用的差异化产品。

在LED选型方面，本方案选用的ams OSRAM OSIRE® E3731i是一款专为车载氛围灯打造的智能RGB LED（RGBi模块），该产品内置驱动和控制IC，可通过SPI接口与微控制器实现高效通信。同时，艾迈斯欧司朗还为OSIRE® E3731i产品提供开放的通信协议（OSP）。借助OSP，微控制器能向每颗OSIRE® E3731i发送指令并获取状态，实现高精度的颜色校准和温度补偿。此外，该产品支持菊花链，单链路最大可串联1,000个LED灯，且仅需微控制器即可进行控制。得益于此，汽车制造商能够在车内创造出独特的动态照明效果。

在通信方面，方案选用川土微电子CA-IF1044 CAN收发器IC，其具有低功耗待机模式，支持ISO11898-2:2016定义的唤醒序列。并且内部集成多种保护功能，可提高器件和CAN的稳定性。

核心技术优势：

  •  Infineon为PSoC提供完善的性能及安全测试，并已经在很多量产车型中使用，备受市场认可；

  •  PSoC有一套成熟的开发方案以及环境，大大降低使用者的开发难度并减少开发周期；

  •  PSoC系列涵盖4000S、4100S、4100S MAX等多种选型，为功能选择提供大量的方向；

  •  ams OSRAM智能RGB LED，丰富的连接方式以及单链路1000PCS的扩展性，大大减少开发成本，将多路控制转为一个链路或者一个DCU就可以驱动整个车内所有LED。

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