滿足DALI規(guī)范需求 恩智浦32位MCU助力打造智能燈控系統(tǒng)

2012年12月11日 10:50 來源:新電子 作者:秩名 我要評論(0)

標(biāo)簽:恩智浦(141)MCU(372)32位MCU(5)

  32位MCU將助力打造智能燈控系統(tǒng)。由于32位MCU較8位方案配備更豐富的周邊,能即時將燈泡狀態(tài)透過DALI匯流排傳遞至主控臺,以實(shí)現(xiàn)自動開關(guān)、調(diào)光等智能燈控功能,因而成為智能照明系統(tǒng)設(shè)計的主流方案。

  由于傳統(tǒng)燈控系統(tǒng)的電源回路和控制回路是做在一起的,當(dāng)開關(guān)一開啟,整個電源回路也隨之開啟,導(dǎo)致部分沒有使用需求的燈具也因此跟著被開啟,造成許多電力資源浪費(fèi),因此催生市場上亟需智能化照明產(chǎn)品的需求。

  隨著節(jié)能減碳的時代來臨,新的智能燈控技術(shù)紛紛出爐,例如數(shù)位可定址照明介面(DALI)、DMX512、KNX等,這些智能燈控技術(shù)的出現(xiàn),將控制回路自電源回路分離,使得每個燈具可獨(dú)立受到控制;且由于加入了微控制器(MCU)后,每個燈泡也可主動隨周圍環(huán)境的昏暗自動調(diào)光,還可即時將目前燈泡的各種狀態(tài),如燈光亮度、耗電量、周圍溫度、情境模式狀態(tài)或損壞情形透過DALI總線傳遞至主控臺,如此一來主控臺前的管理員再也不用耗費(fèi)時間至各個樓層或房間巡視哪個燈沒關(guān)或哪個燈泡損壞;透過MCU的控制與回報,就可以讓所有燈具狀態(tài)一覽無遺;此一方式不僅可大幅節(jié)省人力資源與成本,也能有效的運(yùn)用每個電力資源,真正實(shí)現(xiàn)智能照明控制。

導(dǎo)入32位MCU后,照明燈具將可望實(shí)現(xiàn)智能燈控應(yīng)用

  導(dǎo)入32位MCU后,照明燈具將可望實(shí)現(xiàn)智能燈控應(yīng)用,圖片來源:NXP

  實(shí)現(xiàn)即時監(jiān)控與回報 32位MCU大受市場青睞

  講到智能燈控就不能不提到DALI技術(shù),此一技術(shù)是從1-10伏特(V)模擬照明控制器系統(tǒng)開發(fā)而來,之后由國際電工協(xié)會(IEC60929、IEC62386)在2002年正式訂定開放式照明通訊規(guī)範(fàn)。透過此規(guī)範(fàn)讓每個燈具控制器都有專屬的地址,可自行判斷所收到的資料,也可以儲存資料,且有兩百五十四階的亮度調(diào)節(jié),并具備雙向通訊功能。

  以往要符合DALI規(guī)范可以透過8位微控制器完成,但使用8位微控制器時,一旦遇到有時間要求的資料(例如曼徹斯特碼),處理速度往往不夠即時;同時,在一些復(fù)雜的運(yùn)算上又須使用其他的方式完成,例如建表,但建表卻又會增加On-chip記憶體空間;On-chip記憶體增加意味著成本的增加。

  有鑒于此,若要達(dá)成四個脈衝寬度調(diào)變(PWM)的主控制晶片的輸出,8位MCU的計時器只有8位,解析度只有0?255,無法實(shí)現(xiàn)DALI要求的0.1?100%的燈光亮階;加上若是四個PWM須同時能夠改變頻率和工作週期,對8位MCU而言可說是極大的挑戰(zhàn),且還須外掛EEPROM以儲存資料,也沒有相對應(yīng)的省電模式等,而上述的諸多缺陷,在32位MCU即可輕松解決還具備許多附加功能。

  以恩智浦(NXP)的32位MCU LPC1114為例,工作頻率45DMIPS,在32位MCU中并非最快的,但在智能燈控中已足以處理復(fù)雜的運(yùn)算。此一MCU工作電壓範(fàn)圍僅1.8-3.6V,可讓MCU運(yùn)作更久,以延長產(chǎn)品壽命。另外,該款32位MCU還內(nèi)建四種省電模式,其中Deep Power Down模式讓MCU在維持運(yùn)行下只消耗220奈安培(nA),以目前市面上的32位MCU產(chǎn)品而言,該產(chǎn)品的確相當(dāng)省電。

  相較于過往8位MCU,這款32位MCU具備四個獨(dú)立計數(shù)器,兩個32位、兩個16位,相對于DALI系統(tǒng)的要求,雖然一個16位的計數(shù)器就可達(dá)成,然而四個獨(dú)立的計數(shù)器可以輸出四個獨(dú)立的PWM訊號去推動四組不同的燈具,進(jìn)而創(chuàng)造出情境模式。

  一般而言,PWM通常多達(dá)十二組,所以可靈活運(yùn)用拿來當(dāng)?shù)诙MDALI控制串口,如此一來即可再省一顆MCU的成本。而內(nèi)建的數(shù)位模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)可提供鎮(zhèn)流器廠商在PWM驅(qū)動燈泡之外,多一項驅(qū)動燈泡的選擇;八個通道模擬數(shù)位轉(zhuǎn)換器(ADC)則可同時偵測溫度、電壓及電流;透過優(yōu)化代碼除能夠提升運(yùn)行效率外,也能降低代碼容量,多出來的Flash空間還可以透過On-chip的燒錄函式作為EEPROM使用。On-chip通用序列匯流排(USB)節(jié)點(diǎn),還可結(jié)合現(xiàn)成無線通訊節(jié)點(diǎn)將訊息傳遞給主控臺。綜合上述特性,以下將開始介紹以32位MCU為例,所實(shí)現(xiàn)的智能燈控系統(tǒng)。