用32位MCU輕松實(shí)現智能燈控

隨著(zhù)節能減碳的時(shí)代來(lái)臨，新的智能燈控技術(shù)紛紛出爐，例如數位可定址照明介面（DALI）、DMX512、KNX等，這些智能燈控技術(shù)的出現，將控制回路自電源回路分離，使得每個(gè)燈具可獨立受到控制；且由于加入了微控制器（MCU）后，每個(gè)燈泡也可主動(dòng)隨周?chē)h(huán)境的昏暗自動(dòng)調光，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?chē)鷾囟?、情境模式狀態(tài)或損壞情形透過(guò)DALI總線(xiàn)傳遞至主控臺，如此一來(lái)主控臺前的管理員再也不用耗費時(shí)間至各個(gè)樓層或房間巡視哪個(gè)燈沒(méi)關(guān)或哪個(gè)燈泡損壞；透過(guò)MCU的控制與回報，就可以讓所有燈具狀態(tài)一覽無(wú)遺；此一方式不僅可大幅節省人力資源與成本，也能有效的運用每個(gè)電力資源，真正實(shí)現智能照明控制。

實(shí)現即時(shí)監控與回報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開(kāi)發(fā)而來(lái)，之后由國際電工協(xié)會(huì )（IEC60929、IEC62386）在2002年正式訂定開(kāi)放式照明通訊規範。透過(guò)此規範讓每個(gè)燈具控制器都有專(zhuān)屬的地址，可自行判斷所收到的資料，也可以?xún)Υ尜Y料，且有兩百五十四階的亮度調節，并具備雙向通訊功能。

以往要符合DALI規范可以透過(guò)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)，在一些復雜的運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(zhù)成本的增加。

有鑒于此，若要達成四個(gè)脈衝寬度調變（PWM）的主控制晶片的輸出，8位MCU的計時(shí)器只有8位，解析度只有0？255，無(wú)法實(shí)現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8位MCU而言可說(shuō)是極大的挑戰，且還須外掛EEPROM以?xún)Υ尜Y料，也沒(méi)有相對應的省電模式等，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雜的運算。此一MCU工作電壓範圍僅1.8-3.6V，可讓MCU運作更久，以延長(cháng)產(chǎn)品壽命。另外，該款32位MCU還內建四種省電模式，其中Deep Power Down模式讓MCU在維持運行下只消耗220奈安培（nA），以目前市面上的32位MCU產(chǎn)品而言，該產(chǎn)品的確相當省電。

相較于過(guò)往8位MCU，這款32位MCU具備四個(gè)獨立計數器，兩個(gè)32位、兩個(gè)16位，相對于DALI系統的要求，雖然一個(gè)16位的計數器就可達成，然而四個(gè)獨立的計數器可以輸出四個(gè)獨立的PWM訊號去推動(dòng)四組不同的燈具，進(jìn)而創(chuàng )造出情境模式。

一般而言，PWM通常多達十二組，所以可靈活運用拿來(lái)當第二組DALI控制串口，如此一來(lái)即可再省一顆MCU的成本。

而內建的數位模擬轉換器（DAC）可提供鎮流器廠(chǎng)商在PWM驅動(dòng)燈泡之外，多一項驅動(dòng)燈泡的選擇；八個(gè)通道模擬數位轉換器（ADC）則可同時(shí)偵測溫度、電壓及電流；透過(guò)優(yōu)化代碼除能夠提升運行效率外，也能降低代碼容量，多出來(lái)的Flash空間還可以透過(guò)On-chip的燒錄函式作為EEPROM使用。On-chip通用序列匯流排（USB）節點(diǎn)，還可結合現成無(wú)線(xiàn)通訊節點(diǎn)將訊息傳遞給主控臺。