如何通过开发平台了解到智能照明系统的开发

随着节能成为越来越大的设计挑战，微处理器（MPU）制造商正在通过独特的产品或评估平台帮助照明设计师加速其智能照明系统的开发。智能照明与无线网络相结合被认为是物联网（IoT）应用的最大机遇之一。智能或智能照明控制住宅和商业应用中的各种元素，包括占用，移动和日光量，这有助于确定何时打开/关闭灯以及设置调光水平。根据Reportlinker发布的报告，到2013年，照明市场预计将达到67亿美元，2013年至2018年的复合年增长率（CAGR）估计为36％。

据报道，目前智能照明的最大应用是商业和工业建筑，因为照明消耗的能源消耗高达总能耗的40％。然而，该研究发现，住宅建筑具有最大的增长潜力，与其他应用相比，2013年至2108年的复合年增长率高达87.5％。引用的另一个很大的潜在应用是户外照明，它可以与其他监测系统集成，如交通信号，能量计，停车场灯，交通传感器和污染传感器。

事实上，半导体制造商，如意法半导体（此后缩写为ST），恩智浦和德州仪器（TI）使设计人员能够更轻松地使用新的开发平台和评估套件开发，评估和制作智能照明设计原型。例如，STMicroelectronics的Masterlux平台STLUX385通过单个可编程芯片简化了照明电源的设计和灯的数字控制，开辟了智能街道LED照明等新机遇。恩智浦提供完整的互联网 - 支持GreenChip iCFL和GreenChip iSSL智能照明解决方案，支持IP连接，创建可通过智能手机，平板电脑和PC等IP设备轻松控制的先进照明系统。供应商的照明产品组合包括SMPS控制器，无线控制器和驱动器IC。此外，TI的LaunchPad产品提供整个生态系统，包括评估套件，插件模块和软件工具。

我们将了解这些开发平台如何帮助工程师设计他们的下一个智能照明系统。大约一年前，意法半导体（ST）推出首款用于照明和电源应用的STLUX385可编程数字控制器。该设备旨在加快高级照明系统的开发，并提高LED，荧光和高强度放电（HID）照明系统的性能。 “数字控制照明是建筑和室外照明装置节能的关键，”ST说。

STLUX385设备的独特之处在于它集成了ST的STM8微处理器内核和六个专门设计的外围设备，称为状态机，事件-Driven（SMED）电路，旨在简化照明电源设计和灯的数字控制，从而缩短产品上市时间并降低总体成本。 “SMED是一种先进的硬件可配置状态机，其中状态提升由内部或外部事件自动触发，这确保了比传统中断驱动的微处理器更快的响应，”ST表示。这可以控制传递给照明元件的功率SMED用于处理外部命令，例如打开/关闭灯或设置调光级别。它还可以处理来自传感器的输入，其中照明适应环境条件。这为智能LED路灯开辟了新的机会，例如，随着日光衰退，灯光会变亮，反之亦然。

最新的STLUX385A包括6个反应时间为10 ns的SMED，4个内部产生的模拟比较器和外部参考，带8通道序列发生器的模数转换器（ADC），硬件数字可寻址照明接口（DALI），内置存储器，包括32 KB程序闪存，串行和I²C通信通道，以及集成低功耗STM8微控制器。该设备兼容有线或无线通信应用，并支持智能电网连接。 DALI是用于远程控制照明系统的全球行业标准。

STLUX开发环境（图1）提供了设计人员开始使用STLUX385A进行设计所需的一切，STLUX385A是该系列照明控制器系列中的第一个。独特的数字控制技术。该平台提供演示板，图形配置器，软件库和编译器。

图1：STMicroelectronics的STLUX开发环境平台提供演示板，图形配置器，软件库，和编译器开始使用STLUX385A照明控制器进行设计。 （由STMicroelectronics提供）

通过STLUX开发环境，STLUX385A可通过串行线和控制台进行控制。据该公司称，图形SMED配置器可以简化设计，“在满负荷时实现最高效率，在怠速条件下能耗最低”。它还提供高质量调光和高电流控制精度的设计。

设计人员可以使用STLUX385评估板，使用STLUX385A器件和SMED功能。例如，GUI为目标应用程序生成SMED配置，外部引脚用于插入SMED事件并捕获SMED控制的PWM时钟。应用电路也可以直接从产品评估板驱动。该板还提供专用的UART TTL-to-USB电缆，可与STLUX385A进行通信，串行接口可通过蓝牙，Wi-Fi或电力线调制解调器扩展STLUX通信功能。 STEVAL-ILL068V1板可以使用外部电源，USB TTL电缆或SWIM接口供电。

恩智浦GreenChip智能照明解决方案旨在实现新型照明控制和管理能耗，结合无线IP紧凑型解决方案中的连接性，节能照明和低待机功率。 GreenChip智能照明解决方案提供完整的照明产品组合，包括高效电源转换器，CFL，LED和TL驱动器以及IEEE802.15.4兼容的单芯片收发器和微控制器。

GreenChip解决方案支持两种主要照明软件堆栈，包括ZigBee LightLink（住宅应用标准）和JenNet-IP，这是一种针对住宅和工业应用的低功耗IEEE 802.15.4网络的6LoWPAN标准。 JenNet-IP软件堆栈允许每个灯具有自己的IP地址，用于可由支持IP的设备（如智能手机，平板电脑和PC）控制的高级照明系统。该网络软件为GreenChip iSSL和GreenChip iCFL模块提供超低功耗无线连接。

GreenChip智能照明解决方案（图2）由高性能芯片组组成，具有非常高效和可调光的智能灯驱动器，如UBA2027，SSL21081和SSL21083。它还包括TEA1721，这是一款超低功耗待机电源控制器，空载功能仅为10 mW。

图2：恩智浦GreenChip智能照明解决方案提供互联网启用，节能的照明网络，支持JenNet-IP网络。该平台还支持ZigBee SE和ZigBee Light Link网络。 （恩智浦半导体提供）

恩智浦还提供支持RF4CE或IEEE802.15.4的JN5161无线微控制器，用于远程控制或无线传感器应用。该器件采用增强型32位RISC处理器，具有64 kB嵌入式闪存，8 kB RAM和4 kB EEPROM存储器，符合2.4 GHz IEEE802.15.4标准的收发器以及支持各种应用的模拟和数字外设组合。

JN5161无线微控制器可用于各种应用，包括照明和家庭自动化，智能能源和能量收集。该设备支持JenNet-IP，ZigBee SE和ZigBee Light Link网络。

为了评估LED照明应用中的数字控制，设计人员可能需要查看TI的LaunchPad评估套件（图3）。 LaunchPad微控制器评估套件是另一种加速LED照明设计的方法。该生态系统提供了一系列LaunchPad评估套件，设计人员可以将其与BoosterPack插件模块相匹配。生态系统还提供了几种软件工具。

图3：TI的C2000 LaunchPad与LED BoosterPack相结合，可帮助设计人员快速掌握LED照明应用的实时数字控制技术。 （由德州仪器公司提供）

对于LED照明，设计人员可以将C2000 LaunchXL-F28027评估套件与BoostXL-C2KLED增压器模块配对。 C2000 Piccolo LaunchPad可帮助设计人员在C2000 Piccolo微控制器上进行实时控制编程。它基于Piccolo TMS320F28027，具有64 KB板载闪存，8个PWM通道，eCAP，12位ADC，I²C，SPI和UART等功能。 C2000 LED BoosterPack旨在帮助设计人员了解实时数字控制技术和LED照明。它演示了控制三个升压转换器来驱动三个LED串。接口选项包括使用MSP430和MSP430 Cap Touch BoosterPack的电容式触摸控制以及PC GUI应用程序。