简 介： 利用了Infineon公司的高边LED驱动芯片TLD2131,TLD2331，来与NPN晶体管共同组成LED矩阵驱动电路，可以利用少量的GPIO来驱动LED矩阵显示。本文利用了三个TLD2131组成了3×3的LED矩阵，测试了电路的工作原理。为应用在智能车竞赛中显示电压大小的LED灯柱设计提供基础。

关键词： TLD2131，TLD2331，LED，智能车竞赛，Infineon

§01 TLD2131

一、LED矩阵

  在 测试Infineon车载LED驱动芯片TLD2131 中对于1入3出的TLD2131的LED驱动芯片进行了初步测试。为了能够使用更少的MCU的IO口控制更多的LED，需要使用LED矩阵模式。这一点正好可以利用到TLD2132的高边驱动LED的特性，因此只要在辅助几个NPN三极管在底边进行选择，可以很方便组织LED的矩阵显示。

  对于N个上边输出端口，M个下边输出端口，可以形成N×MLED点阵控制。通过循环控制，可以动态形成对于单个LED的控制特性。

▲ 图1.1.1 LED 显示矩阵

二、基于TLD2331的LED矩阵

  Infineon公司的高边LED驱动芯片系列中，有三入三出的TLD2331-3EP，它的内部结构如下图所示。利用一个TLD2331-3EP便可以驱动三列LED，利用两个TLD2331便可以控制六列LED输出。因此在使用三个NPN三极管，便可以组成6×3=18个LED矩阵。

  为了验证TLD2331驱动特性，本文利用手边刚刚到手的TLD2131组成电路进行测试。

▲ 图1.2.1 TLD2131（左）TLD2331（右）内部功能图

§02 电路测试

一、电路设计¹

^{基于 三个 TLD2131 模拟一颗TLSD2331的高边控制，测试电路的特性。}

^{1、电路原理图1}

^{利用三颗TLD2131组成3×3LED显示矩阵的电路原理图如下：}

^{▲ 图2.1.1 利用三颗TLD2131组成3×3LED显示矩阵}

^{2、快速制版实验PCB}

^{设计单面PCB实现上述原理图，可以适合使用 一分钟制版 制作实验电路。 下面是设计的相应的PCB。}

^{▲ 图2.1.2 利用快速制版工艺制作的单面PCB设计}

^{3、焊接PCB}

^{一分钟之后，通过快速制版获得PCB，进行焊接之后，形式调试电路。}

^{▲ 图2.1.3 焊接实验电路板}

^{二、搭建电路}

^{1、在面包板上搭建电路}

^{在面包板上搭建测试电路。控制器使用 设计带有SD卡的 MM32F3277 MicroPython 实验板 来控制。控制管脚分布使用 PC0,1,2,3, PA0,1来控制。其中下载了 来自MindMotion在2021-11的版本MicroPython 。可以使用MicroPython来测试相应功能。}

^{▲ 图2.2.1 在面包板上搭建的测试电路}

^{2、连接关系}

^{MM32F3277测试电路板与LED矩阵测试控制端口之间的连接关系如下：}

^{测试连接关系：}

^{EN123：PC0，PC1，PC2
CN123：PC3，PA0，PA1}

^{三、测试LED矩阵}

^{1、整体闪烁}

^{（1） 测试代码}

from machine                import Pin
import utimerow = [Pin('PC%d'%i, Pin.OUT_PUSHPULL) for i in range(3)]
col = [Pin('PC3', Pin.OUT_PUSHPULL),Pin('PA0', Pin.OUT_PUSHPULL),Pin('PA1', Pin.OUT_PUSHPULL)]print("Light all LED.\r\n")while True:for r,c in zip(row, col):r(1)c(1)        utime.sleep_ms(250)for r,c in zip(row, col):r(0)c(0)utime.sleep_ms(250)

^{（2）测试结果}

^{软件运行后，可以看到所有（9颗）LED同时闪烁。}

^{▲ 图2.3.1 所有LED闪烁}

^{2、流水灯测试}

^{（1）测试代码}

from machine                import Pin
import utimerow = [Pin('PC%d'%i, Pin.OUT_PUSHPULL) for i in range(3)]
col = [Pin('PC3', Pin.OUT_PUSHPULL),Pin('PA0', Pin.OUT_PUSHPULL),Pin('PA1', Pin.OUT_PUSHPULL)]print("Light all LED.\r\n")ledrow = 0
rowbyte = [7]*3def LED1ms():global ledrow, rowbyte, row, colfor r,c in zip(row, col):r(0)c(0)rb = 0if ledrow == 0:ledrow += 1elif ledrow == 1:ledrow += 1else:ledrow = 0row[ledrow](1)rb = rowbyte[ledrow]if rb & 0x1: col[0](1)if rb & 0x2: col[1](1)if rb & 0x4: col[2](1)def SetLEDPoint(id):global rowbyterowbyte = [0]*3pp = id//3p3 = id - pp*3rowbyte[pp] = 1 << p3count = 0
position = 0
while True:LED1ms()utime.sleep_ms(1)count += 1if count >= 50:count = 0SetLEDPoint(position)position += 1if position > 8: position = 0

^{（2）测试结果}

^{▲ 图2.3.2 测试流水灯的效果}

^{3、测试LED柱}

^{（1）测试代码}

^{在前面的测试代码的基础上增加SetLEDColumn()函数，并对主循环进行修改。}

def SetLEDColumn(id):global rowbyterowbyte = [0]*3for i in range(id + 1):pp = i//3p3 = i - pp*3rowbyte[pp] |= 1 << p3#------------------------------------------------------------
count = 0
position = 0
dir = 0
while True:LED1ms()utime.sleep_ms(1)count += 1if count >= 50:count = 0if dir == 0:SetLEDColumn(position)else:SetLEDColumn(8 - position)position += 1if position > 8:position = 0if dir == 0: dir = 1else: dir = 0

^{（2）测试结果}

^{▲ 图2.3.3 程序运行效果}

^{※ 测试总结 ※}

^{利用了Infineon公司的高边LED驱动芯片TLD2131,TLD2331，来与NPN晶体管共同组成LED矩阵驱动电路，可以利用少量的GPIO来驱动LED矩阵显示。本文利用了三个TLD2131组成了3×3的LED矩阵，测试了电路的工作原理。为应用在智能车竞赛中显示电压大小的LED灯柱设计提供基础。}

^{一、LED灯柱}

^{根据 第十七届全国大学生智能车竞赛 中要求，无线充电阻需要使用LED显示当前车模法拉电容上的电压大小。利用上面的参考设计，可以方便设计出由LED组成的发光阵列来显示。}

^{利用两颗TLD2331可以驱动6列LED，配合3个NPN晶体管可以控制18串LED显示。三个LED串联可以增加阵列的宽度，使得显示更加的醒目。}

^{▲ 图3.1 18列独立控制的LED矩阵}

^{■ 相关文献链接:}

• ^{测试Infineon车载LED驱动芯片TLD2131}
• ^TLD2131
• ^{一分钟制版法}
• ^{设计带有SD卡的 MM32F3277 MicroPython 实验板}
• ^{测试MM32F3277-MicroPython 2021-11-17 版本}
• ^{第十七届全国大学智能汽车竞赛竞速比赛规则}

^{● 相关图表链接:}

• ^{图1.1.1 LED 显示矩阵}
• ^{图1.2.1 TLD2131（左）TLD2331（右）内部功能图}
• ^{图2.1.1 利用三颗TLD2131组成3×3LED显示矩阵}
• ^{图2.1.2 利用快速制版工艺制作的单面PCB设计}
• ^{图2.1.3 焊接实验电路板}
• ^{图2.2.1 在面包板上搭建的测试电路}
• ^{图2.3.1 所有LED闪烁}
• ^{图2.3.2 测试流水灯的效果}
• ^{图2.3.3 程序运行效果}
• ^{图3.1 18列独立控制的LED矩阵}

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