本應(yīng)用筆記描述了在智能手機(jī)和平板電腦等便攜式設(shè)備中正確使用MAX9635環(huán)境光傳感器的中斷輸出功能進(jìn)行LCD背光管理。中斷功能允許調(diào)整多個(gè)照明區(qū)域的光閾值，而無(wú)需反復(fù)輪詢光傳感器。如果使用得當(dāng)，此功能允許系統(tǒng)保持低功耗睡眠模式或?qū)⑵渌Y源專用于其他用戶定義的任務(wù)。中斷功能顯著提高了能源效率、系統(tǒng)性能和用戶在不同照明條件下的體驗(yàn)。本文還給出了一個(gè)用于對(duì)中斷進(jìn)行編程的I2C C偽代碼示例。

介紹

MAX9635環(huán)境光傳感器采用先進(jìn)的技術(shù)檢測(cè)環(huán)境光的亮度。該器件可用于多種應(yīng)用，包括但不限于便攜式和家用電子產(chǎn)品以及室內(nèi)照明中的顯示 LCD 背光調(diào)節(jié)。MAX9635具有極低的工作功耗（僅為0.65μA）和1.8V工作電壓（設(shè)計(jì)用于方便與微控制器I/O端互），使其非常適合用于許多傳感器和安全應(yīng)用。背光調(diào)節(jié)和低工作功耗可延長(zhǎng)電池壽命并提高照明應(yīng)用的能源效率。

MAX9635最有價(jià)值的特性之一是高度通用的中斷輸出引腳。此引腳允許系統(tǒng)保持低功耗休眠狀態(tài)或?qū)①Y源專用于其他用戶有價(jià)值的任務(wù)。

本應(yīng)用筆記解釋了如何對(duì)此中斷輸出功能進(jìn)行編碼，以確保最佳系統(tǒng)性能。給出了一些示例 C 風(fēng)格的偽代碼。

寄存器預(yù)設(shè)

下表顯示了MAX9635的寄存器圖，以及上電復(fù)位（POR）狀態(tài)。

預(yù)設(shè)寄存器包括配置、中斷使能和閾值定時(shí)器。

配置寄存器（地址 0x02）、CONT=0 和 MANUAL=0 的上電設(shè)置足以滿足大多數(shù)用戶應(yīng)用的需求。這些設(shè)置告訴MAX9635根據(jù)適當(dāng)?shù)沫h(huán)境光水平自動(dòng)調(diào)整其靈敏度。

為了啟用中斷功能，主機(jī)（即微控制器）首先向中斷啟用寄存器（地址 1x0）寫入 01。

然后，主機(jī)將適當(dāng)?shù)难舆t寫入閾值定時(shí)器寄存器（地址0x07）。通常，此設(shè)置不會(huì)更改。編寫此閾值延遲有兩個(gè)主要原因。首先，將非零值寫入此寄存器可防止由于光照條件的短暫或瞬時(shí)變化而導(dǎo)致的誤跳閘。當(dāng)用戶手勢(shì)或設(shè)備移動(dòng)后，陰影經(jīng)過(guò)光傳感器時(shí)，可能會(huì)發(fā)生短暫的光線變化。其次，顯示器亮度響應(yīng)的有意延遲為定義的用戶界面算法留出了時(shí)間。這方面的一個(gè)例子是像iPad?設(shè)備這樣的移動(dòng)應(yīng)用程序。在這個(gè)例子中，人們不希望顯示器亮度在通過(guò)黑暗的走廊（如被周期性燈光打斷的地鐵）時(shí)快速波動(dòng)。

閾值寄存器設(shè)置

在正常操作期間，用戶重復(fù)編程上限閾值寄存器（地址0x05）和下限閾值寄存器（地址0x06）。當(dāng)環(huán)境光水平超過(guò)這些寄存器定義的窗口電平時(shí)，將觸發(fā)中斷（寄存器0x00中的INTS位設(shè)置為1，/INT硬件引腳被拉低）。此中斷的持續(xù)時(shí)間將超過(guò)閾值計(jì)時(shí)器寄存器（地址 0x07）定義的延遲。

為了對(duì)閾值寄存器設(shè)置進(jìn)行編程，主機(jī)首先從數(shù)據(jù)寄存器中讀取勒克斯計(jì)數(shù)，LUX高字節(jié)（地址0x03）和LUX低字節(jié)（地址0x04），以找到當(dāng)前工作區(qū)。然后，主站設(shè)置適當(dāng)?shù)纳舷揲撝导拇嫫骱拖孪揲撝导拇嫫饔?jì)數(shù)。

背光控制算法示例

人眼以對(duì)數(shù)方式感知亮度，其方式與人耳感知響度的方式大致相同。因此，背光強(qiáng)度通常經(jīng)過(guò)編程，使其也以對(duì)數(shù)方式響應(yīng)環(huán)境光水平。因此，在低光水平下有更精細(xì)的步進(jìn)，而在明亮的環(huán)境條件下，背光強(qiáng)度變化不大。理想情況下，主機(jī)處理器還將實(shí)現(xiàn)其他高級(jí)圖像處理算法，例如基于此環(huán)境光水平信息的對(duì)比度和顏色調(diào)整。

典型的亮度控制算法可能有五個(gè)控制閾值級(jí)別。通常，界面玻璃的類型和物理開口的大小可以將光傳感器“看到”的光減少到外部環(huán)境光的5%至10%。在設(shè)置閾值水平時(shí)，應(yīng)考慮此縮放。

下表是背光強(qiáng)度以及上限和下限閾值的一個(gè)示例。要將閾值勒克斯轉(zhuǎn)換為閾值計(jì)數(shù)，只需將目標(biāo)勒克斯設(shè)置除以 0.045。

隨外部照明條件改變背光強(qiáng)度。

實(shí)現(xiàn)中斷

下圖顯示了主微控制器實(shí)現(xiàn)的流程圖的典型示例。

算法閾值水平和環(huán)境測(cè)量：計(jì)數(shù)與勒克斯

根據(jù)計(jì)數(shù)而不是勒克斯值實(shí)現(xiàn)算法更直接。這樣做無(wú)需使用任何浮點(diǎn)數(shù)學(xué)運(yùn)算，并允許簡(jiǎn)單的定點(diǎn)微控制器代碼。

使用上表中所需的閾值，可以計(jì)算閾值寄存器字節(jié)，以用作每個(gè)照明區(qū)域的偽代碼中的限制。這些閾值與根據(jù)上述公式計(jì)算的環(huán)境光計(jì)數(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單比較。

應(yīng)該注意的是，如果工作光水平非常接近定義的照明區(qū)域的邊界，背光水平可能會(huì)更頻繁地波動(dòng)并給用戶帶來(lái)不適。因此，在一個(gè)照明區(qū)域的上限閾值和下一個(gè)較高照明區(qū)域的下限閾值之間定義了一個(gè)小的重疊區(qū)域。這提供了一個(gè)自然的滯后，作為對(duì)小光波動(dòng)的屏蔽。如果需要，可以進(jìn)一步擴(kuò)展這些重疊。

這里描述的算法只是背光亮度控制的一種可能實(shí)現(xiàn)的一般準(zhǔn)則。那些精通背光控制技術(shù)的人已經(jīng)開發(fā)了許多不同的算法，為最終用戶提供復(fù)雜而透明的感覺(jué)。

審核編輯：郭婷