Sterownik 18 LED dla Pi Zero

Zaprezentowany moduł bazuje na sterowniku diod LED typu IS31FL3218 firmy ISSI. Umożliwia on sterowanie do 18 diod w trybie prądowym, z indywidualną płynną regulacją jasności metodą PWM. Prąd wszystkich LED określany jest wartością tylko jednego rezystora. Struktura wewnętrzna układu została pokazana na rysunku 1.

Rysunek 1. Schemat blokowy IS31FL3218 (za notą ISSI)

Komunikacja z układem odbywa się poprzez interfejs I2C pod adresem 0x54. Układ posiada rejestry pośrednie, do których zapisywana jest indywidualna jasność LED oraz rejestr odświeżania, co umożliwia jednoczesne zmiany jasności, bez chwilowych wyświetleń fałszywych kombinacji kolorów przy współpracy z diodami RGB.

Budowa i działanie

Schemat modułu został pokazany na rysunku 2.

Rysunek 2. Schemat ideowy modułu

Układ U1 typu PCA9306 pełni funkcję konwertera poziomów logicznych 3,3 V/5 V dla magistrali I2C. Układ U2 typu IS31FL3218 steruje 18 diodami LED (w przypadku pasków lub diod RGB muszą mieć wspólne anody). Prąd świecenia jest ustalany poprzez wartość R1 i wynosi w przybliżeniu 76/R1. W modelu został ustawiony na wartość ok. 20 mA, a maksymalnie dla R1=2 kΩ, wynosi 38 mA dla każdej z diod LED.

Wyjścia OUT1...OUT18 pogrupowane są po 6 sygnałów (po 2 sekcje RGB) i wyprowadzone na trzy złącza LDA, LDB, LDC wraz z zasilaniem +5 V i masą. Zasilanie układu pobierane jest ze złącza GPIO Raspberry PI, co należy uwzględnić przy doborze zasilacza. Podczas pracy z wszystkimi 18 LED układ U2 może się nagrzewać, warto dokleić do niego niewielki radiator przeznaczony do obudowy SO.

Montaż i uruchomienie

Moduł został zmontowany na dwustronnej płytce drukowanej, której schemat wraz z rozmieszczeniem elementów został pokazany na rysunku 3.

Rysunek 3. Rozmieszczenie elementów

Konfiguracja układu odbywa się poprzez rejestry, których adresację i funkcje zestawiono w tabeli 1.

Pierwszym rejestrem który należy zapisać jest Shutdown Reg (0x00), znaczenie bitów rejestru jest następujące: D7...D1=0, bez znaczenia; D0: SSD=1 praca, SSD=0 programowe wyłączenie (shutdown).

Rejestry PWM (0x01-0x12) ustalają indywidualną wartość PWM (256 kroków) dla każdego wyjścia OUT1...OUT18.

Rejestr LED Control 1 (0x13) aktywuje wyjścia OUT1...OUT6, znaczenie bitów:
D7, D6=0, bez znaczenia; D5...D0: wyłączenie wyjścia LED[6...1]=0, załączenie wyjścia LED[6..1]=1.

Rejestr LED Control 2 (0x14) aktywuje wyjścia OUT7...OUT12, znaczenie bitów:
D7, D6=0, bez znaczenia; D5...D0: wyłączenie wyjścia LED[12..7]=0, załączenie wyjścia LED[12..7]=1.

Rejestr LED Control 3 (0x15) aktywuje wyjścia OUT13...OUT18, znaczenie bitów:
D7, D6=0, bez znaczenia; D5...D0: wyłączenie wyjścia LED[18...13]=0, załączenie wyjścia LED[18...13]=1.

Rejestr Update (0x16), zapis dowolnej wartości aktualizuje stan wyjść OUT1...18 zgodnie z wartościami zapisanymi w rejestrach 0x01...0x15.

Rejestr Reset (0x17), przywraca wartości domyślne we wszystkich rejestrach układu.

Dla szybkiego sprawdzenia działania modułu można użyć biblioteki i2ctools. Układ nie obsługuje wywołania ogólnego, więc nie jest możliwa detekcja poleceniem i2cdetect. Do wyjść układu należy podłączyć diody LED (anody do V50). Prosty skrypt FL3218.sh dla Raspberry Pi, ustawi różną jasność świecenia każdej z diod LED. Treść skryptu została pokazana na listingu 1.

Adam Tatuś, EP