0 导言
数字化照明技能具有易于操控、维护等特色，契合人们对节能减排、智能办理的需求，在工业照明、商业照明范畴受到了广泛注重。构建规范一致、安稳牢靠、互联互通的照明体系是智能照明的发展趋势。DALI作为一种规范的通讯接口和协议，以契合人体视觉作用的对数调光曲线和突变调整作用以及丰厚的调光指令集，在照明工程中得到广泛使用［1］。
而传统DALI照明体系（DALI 1.0体系）中只要主控器和照明设备，体系作业在单一的主从形式（single-master），由主控器单向操控照明设备的调光作用［2］。为提高照明体系主动化及削减人为操作环节，市面上首要经过如下两种办法对主控器添加输入设备：
（1）第一类是在主控器上直接集成了如红外传感器等传感器［3］，这类体系的扩展性低，灵敏度差；
（2）第二类是经过协议网关接入至其他总线，如ZIGBEE-DALI网关［4］，这种办法将输入设备放置于其他总线中，不只操作杂乱且不同体系之间存在着无法防止的兼容性问题，致使DALI体系的牢靠性下降。
为保证DALI体系杰出的兼容性，DALI 2.0技能界说了输入设备规范，新增了输入设备与主控器的规范通讯形式。输入设备能够主动发送数据，DALI 2.0体系作业在多主机通讯形式（mulTI-master）［5］。
而DALI总线上的带宽有限，跟着DALI体系的设备类型和通讯数据的添加，对主控器也提出了更高的要求。怎么提高体系牢靠性，充分发挥输入设备的作用，使主控器处理有用数据，终究到达高效自主办理的作用是实践工程项目中需求战胜的难题。
1 DALI 2.0规范简介
DALI 2.0体系中，一条总线上最多支撑64盏照明设备、64个输入设备。体系中的一切照明设备和输入设备均具有一个6 bit的短地址码，规模为0~63。
DALI 2.0规范拟定了不同类型的输入设备规范，如照度传感器、移动传感器、按键面板等［6］。
总线和总线电源供给了DALI数字信号的传输介质。在DALI总线上，设备间传送的是曼彻斯特码的二相电平信号，每个信号位由一个高电平和一个低电平组成，信号从高电平改变为低电平表明逻辑信号“0”，反之为“1”。DALI信号传输速率是1 200波特率，即逻辑信号由417 μs的高电平和低电平组成。
在总线上，存在着3种类型的数据，别离是24 bit和16 bit的前向帧，以及8 bit的后向帧。表1是DALI体系设备与对应的通讯数据。
2 主控器规划
2.1 主控器结构
选用STM32F429作为主控MCU，担任与PC终端的USB通讯、DALI协议编解码及总线接口操控；规划AC-DC的主电源，完结AC市电与20 V直流电压的转化。并别离进行DC-DC的转化得到总线供电17 V电压及用于MCU外围线路的5 V供电电压，选用5 V转3.3 V的线性稳压线路为MCU供给作业电压。主控器线路框图如图1所示。
选用外部Flash芯片SST25VF020B做内存办理，存储照明设备参数及照明作用装备数据；选用芯片PCF2129做RTC时钟办理，使主控器能完结精准的时刻操作，包含动作的延时、作业日记载及断电时不间断记载时刻信息等。
为便于用户进行照明设备及照明作用的参数设置，主控器搭配了PC操作软件。PC终端与主控器的衔接办法为USB线缆。主控器有如下两种作业状况：
（1）线缆衔接时主控器为在线操作状况。在线操作下，在软件上为照明设备和输入设备主动分配DALI短地址码及装备参数，并可设定用户所需的照明作用。
（2）线缆移除时主控器进入离线操作状况。离线状况下，主控器自主剖析、处理输入设备的事情陈述，并主动操控照明设备的动作。
2.2 主电源与接口线路规划
规划主控器内置主体电源最大功率15 W，线路选用阻隔反激拓扑，选用UCC28740的PWM操控芯片为主控IC，电源作业在DCM形式下［7］。电源线路框图如图2所示。
选用LM317的稳压操控芯片，制造20 V转17 V总线电压的DC-DC改换线路，为总线接口供给输出电压。在总线接口线路上，规划MCU的DALI信号发送与接纳线路，总线接口线路如图3所示。
（1）接纳状况：结合表1的要求，为了防止在总线电平低于10 V但高于4.5 V的状况下MCU过错地以为总线为高电平状况，ZD1可选用8.2 V稳压管。当总线为高电平状况时，Q1管栅极得到驱动电压，此刻D3截止，MCU的DALI_RX引脚取得3.3 V的电压；同理，当总线低于4.5 V，Q1管截止，D3导通，MCU的DALI_RX引脚电平挨近D3的正导游通压降。经过辨认电压信号改变，MCU接纳来自其他设备的数据。
（2）发送状况：当MCU的DALI_TX引脚向三极管输出高电平驱动信号时，Q2导通，然后拉低Q3管的栅极电压使Q3截止，DALI接口电压为输出总线高电平；同理，当DALI_TX引脚对外输出低电平时，Q2截止，Q3导通，总线电平被拉低至0 V。经过凹凸电平驱动信号的切换，MCU向总线发送数据帧。
2.3 主控器程序规划
2.3.1 数据抵触的防止
DALI 1.0体系中，只要主控器为主机，主控器除了在等候接纳后向帧以外的任一时刻的数据发送不受约束。而DALI 2.0体系是多主形式，输入设备能够自在发送数据，即在总线上或许会有多个数据帧一起发送的状况发生，因而规划主控器选用载波侦听的机制（Carrier Sense MulTIple Access with Collision DetecTIon，CSMA/CD）监控DALI总线上的数据改变以防止数据传送抵触。当总线闲暇时，主控器发送数据；当总线存在数据帧时，主控器等候总线闲暇再发送数据；当主控器已开端发送数据但侦测到总线上存在数据抵触时，当即中止发送数据并等候从头发送。
2.3.2 体系设备初始化
在DALI体系的初始化过程中，主控器需求对总线上的输入设备和照明设备进行短地址分配［8］，分配短地址流程图如图4所示。
主控器装备输入设备和照明设备的短地址的中心算法是二分法。主控器不断发生搜索地址并与体系中的设备随机地址相比较，直至搜索地址与随机地址持平即找到该特定设备并可装备短地址码。若已装备地址码个数为64或已无设备呼应最大搜索地址0xFFFFFF，则主控器完结地址分配。
2.3.3 DALI指令与时序
主控器与输入设备之间及主控器与照明设备之间具有不同的DALI指令集，需求独自规划。DALI体系正常运转的关键在于主控器正确辨认总线上数据帧的来历及数据帧的内容，并满意特定的通讯时序。
在程序规划大将DALI的底层数据发送和上层的指令使用分隔。在主控器中，规划STM32F429发生1个TIck为32 μs的根本定时器中止。在发送过程中，高电平或低电平接连坚持13个tick，然后发生上升沿或下降沿的逻辑信号。在接纳过程中，经过边缘触发的外部IO中止办法合作定时器中止完结数据的精准接纳。
主控器经过外部Flash存储DALI体系中输入设备与照明设备的绑定联系。在体系运转过程中，选用查找表的办法，当总线上存在匹配的事情陈述时操控照明灯具目标履行指定操作。
2.4 PC上位机完结
规划PC上位机操作软件，以便用户进行参数设定。选用Visual Studio 2017作为上位机开发环境，体系结构选用.NET，开发言语为C#。经过PC软件，用户能够进行DALI体系的地址分配、设备的根本特点修正、灯具分组和场景值设置等根本操作。
为了完结某种特定的照明作用，用户需求将输入设备与照明设备进行绑定并设置相关参数，然后使输入设备作为触发信号源，而照明设备作为与输入设备相关联的履行器。以照度传感器为例，用户设定环境亮度参数的界面如图5所示。
3 试验
3.1 试验计划
试验设备选用LED驱动器类型的照明设备。选用照度传感器类型的输入设备，支撑最大10 bit的照度分辨率，即丈量规模为0x0~0x3FF。在PC上设定所希望到达的环境亮度区间，设定完结后移除USB线缆。
当照度传感器感知外界环境亮度改变时刻隔向主控器发送亮度值陈述，主控器进一步判别亮度值与预设的环境亮度区间差异来操控LED灯具的实践亮度等级，然后使环境维持在设定的亮度区间。
试验计划拓扑如图6所示。
3.2 主控器通讯操控验证
图7是主控器装备输入设备和照明设备的波形图。主控器装备输入设备时，传送24 bit前向帧，并接纳8 bit后向帧；装备照明驱动设备时，发送16 bit前向帧，接纳8 bit后向帧。
在PC上预设环境亮度值区间为照度传感器最大丈量亮度的50%~60%，即照度值为0x1FF~0x266，设置照度传感器距离30 s或在检测亮度改变量大于0x0A（即1%亮度）时发送事情陈述。当外界环境亮度变亮至大于0x266的照度值时，主控器自主向照明设备发送步进调暗（Step Down）的16 bit指令；当事情陈述中的照度值低于0x1FF时，发送步进调亮（Step Up）指令。试验成果验证了体系计划的正确性。
4 定论
本文进行了对DALI 2.0规范及照明体系的研讨，提出了完好的智能照明解决计划。规划了契合DALI 2.0多主机通讯规范的主控器，然后保证照明体系杰出的互操作性及兼容性。还将DALI总线电源内置于DALI主控器中，完结对总线的反常监测及维护。本规划可于在线状况下设定整个DALI体系的参数；也可于离线状况下自主高效运转照明操控作用。本规划完结了智能化办理和绿色照明，非常合适使用于实践照明工程项目。
参考文献
［1］ 戴广年，戴保灵.DALI总线在智能灯火操控中的使用［J］。江苏修建，2016（6）：113-115.
［2］ 林展鹏，史涛，许锦标。根据PIC单片机的智能照明体系USB-DALI网关研讨［J］。工业操控计算机，2014，27（5）：41-42.
［3］ 张玉杰，杨小伟。根据DALI协议的多传感器操控设备规划［J］。电子技能使用，2015，41（7）：19-22.
［4］ 弓盼，王嘉梅，孙善通。根据ZigBee-DALI协议的智能照明体系规划［J］。现代电子技能，2016，39（4）：63-66.
［5］ IEC 62386-101-2014/AMD1-2018，Digital addressable lighting interface-Part 101：General requirements-System components.AMENDMENT 1［S］.2018.
［6］ Digital illumination interface alliance.IEC 62386-the international standard for DALI technology［EB/OL］.https：//www.digitalilluminationinterface.org/dali/standards.html#overview.
［7］ 潘永雄。开关电源技能与规划（第2版）［M］。西安：西安电子科技大学出版社，2019.
［8］ 刘洪雷，马建造，苏萍。一种使用于智能照明的主动组网办法［J］。照明工程学报，2014，25（2）：138-142.
