满足DALI规范需求 恩智浦32位MCU助力打造智能灯控系统

　　32位MCU将助力打造智能灯控系统。由于32位MCU较8位方案配备更丰富的周边，能即时将灯泡状态透过DALI汇流排传递至主控台，以实现自动开关、调光等智能灯控功能，因而成为智能照明系统设计的主流方案。

　　由于传统灯控系统的电源回路和控制回路是做在一起的，当开关一开启，整个电源回路也随之开启，导致部分没有使用需求的灯具也因此跟着被开启，造成许多电力资源浪费，因此催生市场上亟需智能化照明产品的需求。

　　随着节能减碳的时代来临，新的智能灯控技术纷纷出炉，例如数位可定址照明介面（DALI）、DMX512、KNX等，这些智能灯控技术的出现，将控制回路自电源回路分离，使得每个灯具可独立受到控制；且由于加入了微控制器（MCU）后，每个灯泡也可主动随周围环境的昏暗自动调光，还可即时将目前灯泡的各种状态，如灯光亮度、耗电量、周围温度、情境模式状态或损坏情形透过DALI总线传递至主控台，如此一来主控台前的管理员再也不用耗费时间至各个楼层或房间巡视哪个灯没关或哪个灯泡损坏；透过MCU的控制与回报，就可以让所有灯具状态一览无遗；此一方式不仅可大幅节省人力资源与成本，也能有效的运用每个电力资源，真正实现智能照明控制。

　　导入32位MCU后，照明灯具将可望实现智能灯控应用，图片来源：NXP

　　实现即时监控与回报　32位MCU大受市场青睐

　　讲到智能灯控就不能不提到DALI技术，此一技术是从1-10伏特（V）模拟照明控制器系统开发而来，之后由国际电工协会（IEC60929、IEC62386）在2002年正式订定开放式照明通讯规範。透过此规範让每个灯具控制器都有专属的地址，可自行判断所收到的资料，也可以储存资料，且有两百五十四阶的亮度调节，并具备双向通讯功能。

　　以往要符合DALI规范可以透过8位微控制器完成，但使用8位微控制器时，一旦遇到有时间要求的资料（例如曼彻斯特码），处理速度往往不够即时；同时，在一些复杂的运算上又须使用其他的方式完成，例如建表，但建表却又会增加On-chip记忆体空间；On-chip记忆体增加意味着成本的增加。

　　有鉴于此，若要达成四个脉衝宽度调变（PWM）的主控制晶片的输出，8位MCU的计时器只有8位，解析度只有0？255，无法实现DALI要求的0.1？100%的灯光亮阶；加上若是四个PWM须同时能够改变频率和工作週期，对8位MCU而言可说是极大的挑战，且还须外挂EEPROM以储存资料，也没有相对应的省电模式等，而上述的诸多缺陷，在32位MCU即可轻松解决还具备许多附加功能。

　　以恩智浦（NXP）的32位MCU LPC1114为例，工作频率45DMIPS，在32位MCU中并非最快的，但在智能灯控中已足以处理复杂的运算。此一MCU工作电压範围仅1.8-3.6V，可让MCU运作更久，以延长产品寿命。另外，该款32位MCU还内建四种省电模式，其中Deep Power Down模式让MCU在维持运行下只消耗220奈安培（nA），以目前市面上的32位MCU产品而言，该产品的确相当省电。

　　相较于过往8位MCU，这款32位MCU具备四个独立计数器，两个32位、两个16位，相对于DALI系统的要求，虽然一个16位的计数器就可达成，然而四个独立的计数器可以输出四个独立的PWM讯号去推动四组不同的灯具，进而创造出情境模式。

　　一般而言，PWM通常多达十二组，所以可灵活运用拿来当第二组DALI控制串口，如此一来即可再省一颗MCU的成本。而内建的数位模拟转换器（DAC）可提供镇流器厂商在PWM驱动灯泡之外，多一项驱动灯泡的选择；八个通道模拟数位转换器（ADC）则可同时侦测温度、电压及电流；透过优化代码除能够提升运行效率外，也能降低代码容量，多出来的Flash空间还可以透过On-chip的烧录函式作为EEPROM使用。On-chip通用序列汇流排（USB）节点，还可结合现成无线通讯节点将讯息传递给主控台。综合上述特性，以下将开始介绍以32位MCU为例，所实现的智能灯控系统。