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)

　　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(shí)將燈泡狀態(tài)透過DALI匯流排傳遞至主控臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(jì)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(gè)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(chǎng)上亟需智能化照明產(chǎn)品的需求。

　　隨著節(jié)能減碳的時(shí)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(gè)燈具可獨(dú)立受到控制；且由于加入了微控制器（MCU）后，每個(gè)燈泡也可主動(dòng)隨周圍環(huán)境的昏暗自動(dòng)調(diào)光，還可即時(shí)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(tái)，如此一來主控臺(tái)前的管理員再也不用耗費(fèi)時(shí)間至各個(gè)樓層或房間巡視哪個(gè)燈沒關(guān)或哪個(gè)燈泡損壞；透過MCU的控制與回報(bào)，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(gè)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，圖片來源：NXP

　　實(shí)現(xiàn)即時(shí)監(jiān)控與回報(bào)　32位MCU大受市場(chǎng)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(huì)（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(gè)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(chǔ)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(shí)，一旦遇到有時(shí)間要求的資料（例如曼徹斯特碼），處理速度往往不夠即時(shí)；同時(shí)，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(huì)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(gè)脈衝寬度調(diào)變（PWM）的主控制晶片的輸出，8位MCU的計(jì)時(shí)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(gè)PWM須同時(shí)能夠改變頻率和工作週期，對(duì)8位MCU而言可說是極大的挑戰(zhàn)，且還須外掛EEPROM以儲(chǔ)存資料，也沒有相對(duì)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(gè)獨(dú)立計(jì)數(shù)器，兩個(gè)32位、兩個(gè)16位，相對(duì)于DALI系統(tǒng)的要求，雖然一個(gè)16位的計(jì)數(shù)器就可達(dá)成，然而四個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)器可以輸出四個(gè)獨(dú)立的PWM訊號(hào)去推動(dòng)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(dòng)燈泡之外，多一項(xiàng)驅(qū)動(dòng)燈泡的選擇；八個(gè)通道模擬數(shù)位轉(zhuǎn)換器（ADC）則可同時(shí)偵測(cè)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(tái)。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)。