在环境污染和动力匮乏日益严重的布景下，LED 照明设备因其发光效率高、运用寿命长等长处，得到了广泛的运用。作为未来照明的主题，LED 照明体系正在向智能化的方向开展。经过结合运用传感、通讯和操控等技能，完结LED 照明的个性化、舒适性和二次节能。智能照明操控体系的基本功用包含：LED 设备的亮度操控， LED驱动器的电流、电压和功率因数等物理参数的收集，以及设备作业状况的检测。智能照明操控体系的操控方法可分为有线和无线两种，常见的有线操控方法包含DALI、PLC 和RS485等，无线操控则首要选用433MHz 和Zigbee 网络传输信号。
ANT 无线自组网协议是由Dynastream、Nordic 等公司推出的2.4GHz 短距离无线网络规范，比较于蓝牙和Zigbee 等无线通讯技能，它具有更低的功耗、更低的体系本钱和更短的开发运用周期等长处，是一种具有较强竞争力的短距离无线通讯技能。
1 体系架构
如图1 所示，操控体系由服务器软件、会集办理器和终端操控器组成。最上层的服务器设于长途操控中心，经过以太网、GPRS 或3G 等方法与会集办理器交流数据。用户可利用装置在服务器上的办理软件检查照明设备的实时电参数和作业状况，装备照明操控战略。会集办理器用于完结服务器与终端操控器的双向通讯中继，一方面接纳服务器指令并下发给操控器以进行照明操控，另一方面查询操控器状况和电参数并上传给服务器。会集办理器和终端操控器之间选用ANT 无线网络进行通讯。坐落最底层的终端操控器与LED 驱动器相连，担任监测LED 照明设备的作业状况和收集相关电参数，一起依据指令调整LED 光源的亮度等级。
2 硬件规划
会集办理器和终端操控器的电路原理框图如图2 所示。会集办理器首要担任通讯中继，其处理器选用了TI 公司的16 位超低功耗单片机MSP430F5418A，它的外设功用丰厚，集成UART，SPI，I2C 等接口，便于与外部体系互联，满意体系对通讯模块的扩展需求。终端操控器经过操控输入驱动器的调光电压或PWM 的占空比来改动LED 的亮度，经过收集LED 驱动器的反应电压来判别LED 驱动器是否运转正常，其处理器则选用了Freescale 公司的8 位单片机MC9S08SG8，其首要特点是具有4 路PWM 输出，以及8路ADC，十分适用于灯控体系。
ANT 网络芯片选用了Nordic 公司推出的第二代单片ANT 解决方案产品nRF24AP2，它供给了同步/ 异步串行接口，本规划中单片机与nRF24AP2 芯片经过异步串口通讯。ANT 协议栈被预先封装在nRF24AP2 中，因而单片机只需依照规则格局向nRF24AP2发送指令数据帧，即可完结组网和通讯。ANT 串行数据帧均以同步码开端、校验码完毕，选用低位前导的方法传输字节。数据帧顺次由以下内容组成：
（1）同步码（1 字节）：处理器发送给ANT 芯片的数据以0xA5作为同步码，而ANT 芯片向处理器发送的数据则以0xA4 开端；
（2）帧长（1 字节）：用户数据长度，最多不超越9 个字节；
（3）帧类型（1 字节）：数据帧类型，有效值为1~255 ;
（4）数据（N 字节）：用户界说的通讯数据；
（5）校验码（1 字节）：等于之前一切字节的异或值。
3 软件规划
ANT 网络供给了点对点、星形、树形甚至网状等多种网络拓扑，能够满意不同照明环境的需求。本规划以路灯运用为方针进行链状网络装备。在链状网络中，会集办理器下发的指令和终端操控器回复的数据都需求选用多跳转发的方法传输到方针地址。
ANT 依据通道进行网络办理和通讯。通道是ANT 设备进行数据交流的通讯途径，每个通道由1 个主机和1 至多个从机组成。
通道参数相匹配的ANT 设备之间才干相互通讯。办理器作为指令的自动发送方，是链状网络的源设备，它被装备为地点通道的主机。终端操控器（除了坐落链路结尾）需求进行通讯中继，因而它一起作业在2 个通道上，在接纳指令的通道上作为从机，而在发送指令的通道上作为主机。
通道参数包含通道类型、通道ID、作业频率、通道周期和网络类型。通道装备按以下流程次序履行：
（1）装备网络类型：选用公共网络及公共网络密钥；
（2）分配通道：指定主机选用同享双向发送通道，从机选用同享双向接纳通道；
（3）装备通道ID ：主机的传输类型、设备类型和设备号别离为3、4 和4，作业于某通道的从机的设置与其地点通道的主机相同；
（4）装备通道周期、无线通讯频率和发射功率：别离设置为2秒、2466MHz 和0dBm ;
（5）翻开通道。
会集办理器的功用包含通讯中继和守时查询操控器状况。上电后，会集办理器首要进行单片机的初始化：装备时钟、异步串口的波特率等，并使能串口和守时器中止。初始化完结后，会集办理器对nRF24AP2 进行操作，完结上电复位、通道装备等操作，随后进入低功耗状况。接纳到服务器指令和操控器应对会触发单片机进入不同的串口中止处理程序。在接纳到服务器指令时，会集办理器先对指令帧进行解析处理，得到方针操控器地址后向其发送指令。当下发指令的对象是单个操控器时，会集办理器发送完指令后会等候操控器的应对。假如在规则时间内接纳到方针操控器回复的数据时，会集办理器会保存数据并更新其无线通讯状况信息；不然会集办理器会重发指令帧，直到接纳到操控器的应对或重发次数到达最大。假如下发指令的对象是一组操控器，会集办理器则会在发送完指令后等候一段时间，发送查询指令以承认方针操控器是否已按指令履行相应操作。此外，会集办理器还会守时查询一切照明设备的作业状况和电参数。
路由终端操控器在完结单片机初始化和对nRF24AP2 的装备后进入低功耗状况。因为它们一起作业在两个通道上，因而会接纳到来自2 个通道的数据。通道主机发送的指令有多种类型，可能是调光或查询状况，指令的方针地址也可能是单个或多个。针对不同类型的数据，路由终端操控器会做不同的处理。在接纳到单播指令的情况下，操控器首要判别指令的方针地址，假如是发送给自己的则回复数据，并依据指令中的调光等级调整PWM 的占空比，最终退出中止回到低功耗状况；假如不是发送给自己的，则应对后持续在另一通道上向从机转发指令。相同的，假如接纳到从机发送的数据，路由终端操控器也会首要检查方针地址，假如是发送给办理器的则经过上行通道发送出去，假如是对自己所下发的指令的应对则回到退出中止。另一方面，假如路由终端操控器接纳到的指令是多播类型，它首要判别自己是否包含在方针地址调会集，假如不在那么它只应对主机和转发数据。不然，路由终端操控器会等候一段时间，在接纳到结尾操控器对会集办理器查询指令的回复数据时，将本地数据封装进去，再发送给通道主机。这样做的长处在于多个操控器能够运用同1 个通讯包将数据回复给会集办理器，而不用逐个回复，防止无线通讯抵触和拥塞。
别的，终端操控器还会守时查询驱动器的作业电压是否正常，并收集相关电参数。
结尾终端操控器的功用比较简单，除了守时查询驱动器的作业电压是否正常，并收集相关电参数外，只要在接纳到下发的指令后应对、并按指令进行相应操作即可。
4 总结
智能照明是LED照明操控体系的未来开展方向。本文依据ANT 网络通讯技能进行了无线LED 照明操控体系及其软硬件的规划。该体系无需布线，装置便利，运转牢靠，能进步灯控体系的智能化水平，有力保证照明设备的正常运转。
