高效能MCU助陣 LED照明系統增添智能功能

開發人員也可運用無線射頻（RF）技術，以無線方式連接裝置。透過模組化架構，裝置可採用任何最適合客戶的連線技術。無論是PLC或無線區域網路（Wi-Fi）連結，都可透過標準I2C或串列周邊介面（SPI）連接埠將資料傳送至MCU。

提供高彈性LED產品設計　Piccolo MCU支援多電源拓撲

Piccolo MCU架構是專為數位電源控制所設計，能夠彈性支援多種電源拓撲。此一領先業界的PWM系列具備高解析度負載週期（Duty-cycle）控制及高解析度停滯帶（Deadband），能以高效率有效控制功率級。同樣地，進階的PWM亦能夠運用照明控制，產生極為精確的色彩輸出及調光亮度。此外，Piccolo MCU可透過多達十六個PWM輸出，個別控制十六個LED燈串。

12位元高解析度類比數位轉換器（ADC）可補強PWM，并且達到快速取樣，其轉換速度高達每秒四百六十萬次。PWM及ADC模組能讓工程人員建立準確的回饋迴路（Feedback Loop），迅速因應變化的系統以及環境運作狀況。

內建的故障防護機制可確保系統能夠處理過流及過壓狀況。PWM故障跳脫區能夠讓系統避開中央處理器（CPU），在系統受損前，以非預期之系統狀況中的預先設定狀態快速改動PWM訊號。使用立即可用的韌體驅動程式與整合式I2C、SPI、通用異步收發器（UART）、通用序列匯流排（USB）及控制器區域網路（CAN）周邊能夠讓Piccolo滿足各種應用的連線需求。

為降低系統成本，開發人員須要MCU提供足夠的處理能力，以實作功率級、LED控制、感測器輸入以及單一MCU的遠端連線。此高整合度能夠大幅度地降低照明設計的成本。

Piccolo MCU供應商提供一個可支援包括入門級裝置到使用PLC的復雜多燈串系統的32位元MCU。透過核心處理器可提供MCU裝置的數位訊號處理器（DSP）效能，并處理功率級計算、LED燈串控制，以及DMX512等所有照明通訊協定。Piccolo提供優化的數學運算、即時控制的中斷驅動架構，以及因應事件變化的可程式彈性，對照明應用而言是最理想的選擇。

現今新款MCU亦整合控制律加速器（CLA）。該獨立處理核心可進行雙核心運算，不須要因第二個MCU耗費額外成本或固定開支。CLA可在DSP核心之外獨立執行，達到有效的平行處理效果。透過劃分核心及CLA核心之間的照明系統功能，Piccolo MCU可在單一晶片執行完整的智能型LED控制器。例如，CLA可用來執行PLC演算法，而核心可進行數位電源轉換及LED燈串控制。對于需要進階或較高頻寬PLC的應用而言，整合式Viterbi復雜運算法（Viterbi Complex Math Unit， VCU）可用于32位元MCU中，而這個裝置專為PLC演算法所設計，可加快PLC處理速度，與未使用VCU的裝置相比快七倍。

值得注意的是，一般而言，整合系統所有控制器的單晶片設計，所需的成本比需要多個MCU的設計成本低。不過，在某些照明系統中，高電壓及低電壓通常須要使用隔離邊界（Isolation Boundary），在此邊界的不同側進行PFC及DC-DC轉換（圖4）。由于跨越此隔離邊界相當不易，所以可能使單一MCU架構的設計難度提高。因此，利用兩個MCU，使用I2C或SPI介面跨越隔離邊界進行通訊，可能為較簡單的方式。如果設計屬于非隔離式，則在同一個MCU執行PFC及DC-DC轉換功能的方式較為直接。

圖4 LED照明系統結構圖

事實上，目前已有許多半導體公司推出各種開發軟硬體，協助工程人員評估和設計LED照明應用，從低電壓輔助電源系統到具備遠端連線的高電壓完整AC供電系統，一應俱全。例如AC LED照明及通訊開發人員套件即提供完整平臺，有助于加速設計AC供電的智能型照明產品（圖5），達到高運作效率，并完整支援DALI、DMX512、KNX及PLC等遠端連線及照明通訊協定。

圖5 以AC供電的智能型照明產品