GreenPAK设计和安卓应用程序设计

智能灯越来越受欢迎，并且正在稳步成为智能家居的关键部分。智能灯使用户能够通过智能手机上的应用程序控制灯光，可以在APP界面打开和关闭灯，也可以调节颜色。在本文中，我们将介绍一个如何实现智能灯控制器的项目，可以手动按钮或用移动APP通过蓝牙进行控制。为了给这个项目增加一些特色，我们添加了一些功能，允许用户从APP界面中包含的颜色列表中选择照明颜色。还可以激活“自动混合”以产生彩色效果，也可以每半秒改变一次灯光。用户可以使用PWM功能创建自己的颜色混合，该功能也可以用作三种基本颜色（红色、绿色、蓝色）的调光器。我们还在威廉希尔官方网站 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调换灯光颜色。

本文由两部分组成：GreenPAK设计和安卓应用程序设计。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Wi-Fi模块）都支持它。因此，GreenPAK设计可用于多种连接类型。

为了创建这个项目，我们将使用SLG46620 GreenPAK IC、一个蓝牙模块和一个RGB LED。

GreenPAK IC将是该项目的控制核心：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来显示正确的照明。它还生成PWM信号并将其输出到LED。下面的图1展示了功能框图。

该项目中使用的GreenPAK器件在单颗IC中包含了一个SPI连接接口、PWM功能块、FSM和许多其他有用的附加功能块。它还具有体积小、能耗低的特点。这使得制造商能用单个IC构建小型实用威廉希尔官方网站 ，从而降低生产成本。

在这个项目中，我们将控制一个RGB LED。为了使该项目具有商用可行性，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等级；电源威廉希尔官方网站 也需要考虑。我们对该项目完成了实现和检验。

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（完整的设计文件可从以下链接下载）。

https://www.dialog-semiconductor.com/sites/default/files/an-cm-273_gp.zip

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是通用异步收发传输器，可以将数据在并行和串行格式之间相互转换。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GreenPAK器件。Pin10的空闲状态为高（HIGH）。发送的每个字符都以逻辑“低起始位（Low Start bit）”开头，然后是可配置数量的数据位（bit）和一个或多个逻辑“高停止位（High Stop bit）”。

UART发送器发送1个低起始位（Low Start bit）、8个数据位（bit）和1个高停止位（High Stop bit）。通常，蓝牙模块的UART默认波特率为9600。我们将从蓝牙IC发送数据字节到GreenPAK。

由于GreenPAK SPI功能块没有低起始位（Low Start bit）或高停止位（High Stop bit）控制，我们将使用这些位（bit）来启用和禁用SPI时钟信号（SCLK）。当Pin10变低（LOW）时，我们知道我们收到了一个低起始位（Low Start bit），因此我们使用GreenPAK内部的PDLY配置为下降沿检测器来识别通信的开始。该下降沿检测器为GreenPAK内部的DFF0提供触发时钟，从而启用SCLK信号为GreenPAK SPI功能块提供时钟。

我们将波特率设定为每秒9600 bit/s，对应SCLK周期为1/9600 = 104 µs。因此我们将OSC频率设置为2MHz，并使用GreenPAK内部的CNT0配置为分频器。为了使接收到的时钟周期是104 µs，需要将CNT0计数值设定为2818。

参照图2中GreenPAK内部的可配置单元图示，为了确保不丢失任何数据，我们需要将SPI时钟延迟半个时钟周期，以便SPI功能块在正确的时间被计时。我们通过使用CNT6、2-bit LUT1和OSC功能块的外部时钟来实现这一点。CNT6的输出直到DFF0被计时后52 µs才会变高，是该SPI的SCLK周期104 µs的一半。当CNT6为高（HIGH）时，配置为与门的2-bit LUT1允许时钟信号（CLK Begin）进入OSC 的EXT. CLK0输入，其输出时钟信号连接到CNT0的CLK端子。

b） PWM功能单元

参照图3中GreenPAK内部的可配置单元图示，PWM信号是使用PWM0和相应时钟脉冲发生器（CNT8/DLY8）生成的。由于脉冲宽度是用户可控的，我们使用FSM0（可以连接到PWM0）来统计用户数据。

在SLG46620中，8-bit FSM1可以与PWM1和PWM2结合使用。需要连接蓝牙模块，即必须使用SPI并行输出模块。SPI并行输出模块的bit 0~7与DCMP1、DMCP2和LF OSC CLK的OUT1和OUT0组合。PWM0从16-bit 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（bits），我们添加了另一个FSM：FSM1用作提示计数器达到0或255的提示器。FSM0用于生成 PWM脉冲，因此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用作将CLK传递给两个FSM的中间分频媒介。这两个计数器设置为相同的值，在本文中为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并行输出模块的信号“+”和“-”来增加和减少。

c） 控制单元

参照图4中GreenPAK内部的可配置单元图示，在控制单元内，接收到的字节是从蓝牙模块获取到SPI并行输出，然后传递给相关的功能模块。首先，将检查PWM CS1和PWM CS2输出，查看PWM模式是否被激活。如果它被激活，它将决定通过LUT4、LUT6和LUT7中的哪个通道输出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。如果手动模式处于开启状态，则RGB将根据D0、D1、D2输出状态运行，每次按下颜色按钮时，这些输出状态会改变。它随着来自CNT7的上升沿而变化，CNT7用作上升沿信号的去抖动功能。

Pin 20配置为输入，用于在手动控制模式和蓝牙控制模式之间切换。

如果禁用手动模式并开启自动混合模式，则颜色每500毫秒改变一次，上升沿来自CNT7。4-bit LUT1 用于防止D0 D1 D2处于“000”状态，因为该状态会导致灯在自动混合模式时关闭。

如果手动模式、PWM模式和自动混合模式未启用，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。

DFF6、DFF7和DFF8用于构建3-bit二进制计数器。计数器值随着CNT7脉冲增加，并在MUXs‘ （GreenPAK逻辑单元LUT10、LUT12、LUT13）的输入端产生不同的D0，D1，D2逻辑组合。

安卓应用程序

在本节中，我们将创建一个安卓应用程序，它将监测和显示用户的控件选择。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意一个时，相应颜色的LED会亮起。第二部分（MIX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。

自动混合按钮负责运行自动换灯光模式，每半秒换一次灯光。MIX部分包含两个复选框列表，用户可以决定将哪两种颜色混合在一起。

我们使用MIT App Inventor网站创建了该应用程序。该网站允许用户在没有任何软件经验的情况下，使用图形软件块创建安卓应用程序。

我们最初设计的图形界面添加了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显示，如图5所示。

用户界面中的按钮与软件命令相关联：应用程序通过蓝牙发送的所有命令都是以字节格式，每一个bit负责特定的功能。

表1显示了发送到GreenPAK的命令帧的形式。

前三个bit：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，当单击其中任意一个按钮时，将发送该按钮的相应值，如表2所示。

B3和B4 bit控制“+”和“-”命令，它们负责增加和减少脉冲宽度。按下按钮时bit值为1，松开按钮时bit值为0。

B5和B6 bit负责选择PWM信号将通过的引脚（颜色）：这些bit的颜色指定如表3所示。最后一个bit B7负责激活自动混合功能。

图6和图7展示了将按钮与负责发送以上值的编程块链接的过程。

控制器已测试成功，颜色混合以及其他功能均显示正常工作。

结论

在本文中，我们创建了一个由安卓应用程序进行无线控制的智能灯威廉希尔官方网站 。该项目中使用的GreenPAK IC有助于将几个用于控制灯光的基本组件集成到一个小型IC中。

原文标题：通过蓝牙控制RGB LED颜色

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