基于GD32A503車規(guī)級MCU的汽車矩陣大燈設(shè)計

汽車安全行駛對整車照明系統(tǒng)的要求正在向智能化方向發(fā)展。前大燈位于汽車前端兩側(cè)，前期有各種各樣的實現(xiàn)包括氙氣燈、LED燈等等光源技術(shù)。矩陣大燈對汽車照明系統(tǒng)朝著安全性和智能化兼具的方向發(fā)展起到了重要推動作用。矩陣大燈可以精細(xì)控制到每一個小燈珠，從而讓車燈具有智能化指示，對汽車的安全行駛起到了有力保障。

矩陣大燈是依照引流矩陣的形式布局LED大燈，由若干顆LED燈珠組成，可以依照遠(yuǎn)方的燈光效果全自動調(diào)節(jié)車燈，實現(xiàn)了對每顆燈珠的控制做到獨立開關(guān)ON/OFF并能實現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)。例如可以自行開啟或關(guān)掉車燈、自行轉(zhuǎn)換近/遠(yuǎn)光燈、自動調(diào)節(jié)直射相對高度等，其功能除了可以對道路照明的需求，也能做到照明區(qū)域的精準(zhǔn)指向。

矩陣LED大燈上設(shè)立了多個的照明分區(qū)，每個分區(qū)內(nèi)的LED燈珠都可以在被獨立控制開啟、關(guān)閉，并進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)大燈的自動開閉、自動切換遠(yuǎn)近光燈、防眩目遠(yuǎn)光燈、自動調(diào)節(jié)照射高度等功能。其優(yōu)勢就是矩陣式大燈能更加精準(zhǔn)、更加安全實現(xiàn)多光型、多區(qū)域、高精度照明，以確保行車安全。

據(jù)不完全統(tǒng)計，全球有三分之二的交通事故都是在夜間發(fā)生，在我國夜間駕駛事故更是占到了交通事故總數(shù)的50%以上，因而智能燈光技術(shù)就顯得尤為重要。矩陣大燈能夠在各種路況之下清晰地照亮駕駛員前方的道路，每一個LED的發(fā)光原件都能夠獨立調(diào)節(jié)亮度控制開關(guān)。夜間行駛過程中，無論是會車或是前方有行人等情況下，矩陣大燈可以熄滅部分燈珠或者基于智能化系統(tǒng)進(jìn)行每顆燈珠的明暗度調(diào)節(jié)，防止危險情況發(fā)生，有效提升夜間行車安全系數(shù)及駕駛體驗，在前照大燈的安全性上提供了有力保障。

普通LED大燈只有兩組燈組，一個為近光燈，另外一個為遠(yuǎn)光燈。而矩陣式LED大燈的兩組燈組當(dāng)中又分出了很多組，LED燈珠都能夠獨立操控，靈活的運(yùn)用能夠提高大燈的功能性與延展性，所以矩陣式大燈在夜間行駛的時候作用是至關(guān)重要的。

風(fēng)算科技WindputeLED矩陣前大燈是基于GD32A503車規(guī)級MCU，結(jié)合LED驅(qū)動器和像素控制器的車燈解決方案，有效提升夜間行車安全系數(shù)及駕駛體驗、實現(xiàn)智能會車等功能。

風(fēng)算科技的矩陣大燈解決方案從硬件角度由三塊集成電路板組成，包括MCU核心板、LED驅(qū)動板和LED矩陣燈板。

MCU核心板

圍繞兆易創(chuàng)新GD32A503設(shè)計的MCU核心板，充分利用了GD32A503先進(jìn)的 Cortex-M33內(nèi)核和存儲資源，配備了豐富的外圍接口，基于模塊化設(shè)計，未來不僅僅可搭配矩陣大燈方案，還可拓展搭配多種汽車解決方案使用

LED驅(qū)動板

利用LED驅(qū)動器通過一路SPI實現(xiàn)與MCU的信號連接，同時設(shè)計升壓電路，實現(xiàn)可編程的電壓電流信號輸出至LED矩陣燈板

LED矩陣燈板

通過像素控制器接收LED driver功率信號，以及另一路SPI實現(xiàn)與MCU信號連接，最終展現(xiàn)可控的LED方案，確保每個LED像素亮度可調(diào)

本解決方案電路設(shè)計配置簡單、靈活，其他控制外圍不需做更多的修改，硬件系統(tǒng)框圖如下所示：

GD32A503系列車規(guī)級MCU

核心主控是基于GD32A503系列車規(guī)級微控制器，該系列產(chǎn)品以均衡的處理性能、豐富的外設(shè)接口和增強(qiáng)的安全等級，為車身控制、車用照明、智能座艙、輔助駕駛及電機(jī)電源等多種電氣化車用場景提供主流解決方案，遵循車規(guī)級設(shè)計理念和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，符合車用高可靠性和穩(wěn)定性要求。

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供應(yīng)鏈管理符合汽車行業(yè)質(zhì)量管理體系IATF 16949:2016規(guī)范認(rèn)證

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遵循汽車電子通用測試規(guī)范AEC-Q100 Grade-1可靠性和安全性標(biāo)準(zhǔn)

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基于Cortex-M33內(nèi)核，工作頻率100 MHz，閃存訪問0~3等待時間，以獲得最大效率

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Flash: 128KB/256KB/384KB

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SRAM: 24KB/32KB/48KB

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提供兩個12位ADC，一個DAC，一個比較器，最多一個通用的16位計時器，兩個基本計時器，四個PWM高級計時器

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標(biāo)準(zhǔn)和高級通信接口: I2Cx2, SPIx2, USARTx3, I2Sx1, CANx2

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觸發(fā)選擇控制器（三角形）、多功能通信接口（MFCOM）、DMA請求多路復(fù)用器（DMAMUX）

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供電電壓：2.7V~5,5V

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工作溫度范圍：-40~+125°C

LED 驅(qū)動器

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單片Boost-Buck解決方案

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9V~18V供電電壓

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兩路LED串高達(dá)46V

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電池電流紋波低的有源輸入濾波器

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可編程輸入電流限制，高電流能力，每個輸出高達(dá)1.6ADC

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集成開關(guān)模式降壓電流調(diào)節(jié)器

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集成升壓電流模式控制器

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寬頻率范圍的集成PWM調(diào)光

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LED開關(guān)和調(diào)光的低EMC輻射

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用于系統(tǒng)參數(shù)動態(tài)控制的SPI接口

因矩陣大燈產(chǎn)品需要硬件在工作中進(jìn)行監(jiān)控，以確保安全穩(wěn)定工作：

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電壓：規(guī)定工作范圍可靠工作。低壓和高壓進(jìn)行保護(hù)

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電流：采用電流保護(hù)機(jī)制，確保，在各種環(huán)境正常工作

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溫度：大功率器件進(jìn)行監(jiān)控，超過設(shè)定溫度進(jìn)行保護(hù)

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器件保護(hù)：對器件損壞，系統(tǒng)檢測并保護(hù)，避免再損壞其他部件和造成安全隱患

技術(shù)參數(shù)

方案展示

▲矩陣大燈MCU核心板

▲矩陣大燈驅(qū)動板

審核編輯：郭婷