呂 寧

（大連市市政設計研究院有限責任公司,遼寧 大連 116011）

基于DALI協(xié)議的無線控制方案的設計

呂 寧

（大連市市政設計研究院有限責任公司,遼寧 大連 116011）

針對目前DALI協(xié)議支持的遠程控制方面的不足，提出了一種通過GPRS模塊連接主控單元的遠程控制設計方案，并對其軟硬件設計進行了介紹和理論仿真。方案中采用的GPRS模塊增加了連接主控單元的硬件接口，使支持DALI協(xié)議的主控單元能夠接受移動終端的控制。

通用分組無線服務（GPRS）模塊；數(shù)字可尋址照明接口（DALI）；移動終端

1 引言

隨著樓宇自動化和照明工業(yè)的迅速發(fā)展，照明采用先進的節(jié)能設計和數(shù)字控制將是必然趨勢。為了適應這一需要，現(xiàn)代照明控制的一個新標準——數(shù)字可尋址照明接口DALI（Digital Addressable Lighting Interface）應運而生。

DALI是由一些燈具鎮(zhèn)流器和夾具制造商合作開發(fā)的，它是一項開放的數(shù)字通信協(xié)議，允許控制器和熒光燈、白熾燈等照明工具之間的通信。DALI網(wǎng)絡可通過網(wǎng)關、計算機、遙控器與樓宇管理系統(tǒng)相連。

通過DALI網(wǎng)絡中的無線接收模塊與紅外線遙控器連接，可以實現(xiàn)DALI網(wǎng)絡的無線控制機制。紅外線遙控器可以實現(xiàn)近距離信息的傳遞，如果用戶距離DALI網(wǎng)絡很遠，將無法通過紅外線遙控器傳遞信息。因此，設計一種與DALI網(wǎng)絡遠距離通信的機制，延長用戶與DALI總線的控制距離，是本文提出并要解決的問題。

目前，國內最為廣泛分布的無線通信網(wǎng)絡為移動通信網(wǎng)絡，在移動通信網(wǎng)絡上應用最廣泛的無線服務技術為GPRS。GPRS是通用分組無線服務技術（General Packet Radio Service）的簡稱，它是GSM移動電話用戶可用的一種移動數(shù)據(jù)業(yè)務。通過采用GPRS模塊替換紅外線接收器。利用移動通信網(wǎng)絡的優(yōu)勢，實現(xiàn)用戶通過移動終端（MT）控制DALI網(wǎng)絡，延長DALI網(wǎng)絡無線控制機制的控制距離。

2 系統(tǒng)的整體結構

DALI系統(tǒng)由主控部分和從控部分組成。主控部分負責將外部控制信號轉換為符合DALI協(xié)議的控制信號；從控部分接受主控單元的控制信號，根據(jù)控制信號調整所控燈具的狀態(tài)。

首先，移動終端控制軟件發(fā)出的控制命令通過移動通信網(wǎng)絡傳輸?shù)紾PRS模塊；然后，主控單元將接收到的命令轉換為DALI協(xié)議支持的格式并將其傳輸?shù)紻ALI總線上；最后，主控單元等待并接收從控單元對命令的響應，將響應轉換為在移動通信網(wǎng)絡上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式，通過GPRS模塊發(fā)送回移動終端。在這一系列過程中，本文主要研究主控部分中移動終端控制軟件的設計和采用GPRS模塊的主控單元的設計。

3 主控單元的設計

3.1 主控單元的功能

主控單元有兩項功能：

（1）將GPRS模塊接收到的命令解釋為符合DALI協(xié)議規(guī)定的數(shù)據(jù)格式。并把命令通過DALI總線傳輸?shù)綇目貑卧⒌却龔目貑卧捻憫?/p>

（2）接收DALI總線上從控單元對命令的響應并將其解釋移動終端的響應數(shù)據(jù)格式，通過GPRS模塊發(fā)送到移動終端。

3.2 DALI通信協(xié)議

DALI采用異步串行通信協(xié)議；信息傳輸速率1200kb/s；采用兩根導線進行雙向串行通信，導線間電壓大于9.5V時表示高電平，小于6.5V時表示低電平。主控單元通過設置電平的高低與從控單元通信，當沒有信息傳輸時主控單元將保持高電平，從控單元通過設置電平高低對主控單元做出響應。主從單元之間傳遞的數(shù)字脈沖信號為曼徹斯特編碼，所有的通信均由主控單元控制。

主控單元發(fā)送的信息包括一個起始位，16位數(shù)據(jù)（8位地址和8位指令）以及2個停止位；主、從控單元的響應包括一個起始位，8位數(shù)據(jù)及2個停止位。

3.3 主控單元與DALI總線的連接

數(shù)據(jù)通過以下步驟在主控模塊和總線之間傳輸。

（1）GPRS模塊通過移動通信網(wǎng)絡接收到命令數(shù)據(jù)，命令數(shù)據(jù)通過串行口發(fā)送到微控制器。為了保證電路中元器件的安全，采用光耦隔離GPRS模塊和微控制器。

（2）微控制器將命令數(shù)據(jù)轉換為符合DALI協(xié)議的數(shù)據(jù)格式，通過I/O端口發(fā)送到DALI總線上。

（3）連接在總線上的從控單元執(zhí)行命令，并將執(zhí)行結果通過DALI總線發(fā)送到微控制器，微控制器將執(zhí)行結果轉換為反饋數(shù)據(jù)，并控制GPRS模塊發(fā)送反饋數(shù)據(jù)給移動終端。

4 移動終端控制軟件的設計

4.1 控制軟件的功能

DALI協(xié)議的設計目的是為了實現(xiàn)照明場所（如會議室、音視頻應用場合）的照明調節(jié)效果，控制軟件應具備以下功能：

（1）控制每組燈具的開關、亮度。設置房間的照明情景。

（2）查詢總線上每組燈具的工作狀態(tài)。根據(jù)移動終端控制軟件的功能設置實現(xiàn)移動終端與主控單元的交互。

為了使移動終端上運行的控制軟件具備最廣泛的平臺兼容性，本設計采用了J2ME（Java 2 Micro Edition）作為軟件的基礎平臺，通過設定不同的配置（Confguration）編譯代碼，控制軟件就可以運行在支持Java虛擬機的移動終端上。

4.2 控制軟件程序流程的設計

移動終端（MT）控制軟件按照以下步驟與GPRS模塊通信：

（1）MT控制軟件等待GPRS模塊發(fā)送網(wǎng)絡地址短信息，接收短信息后，通過短信息提供的網(wǎng)絡地址與GPRS模塊建立TCP連接。

（2）TCP連接建立后，MT控制軟件按照表1規(guī)定的數(shù)據(jù)格式和GPRS模塊通信。

5 理論仿真

主控單元采用GPRS模塊SIM300和計算機通過串口連接實現(xiàn)仿真硬件的搭建，計算機中運行Proteus7電路仿真軟件實現(xiàn)DALI主控模塊和DALI總線的仿真，移動終端采用Nokia 5320XM。仿真結果顯示所有命令的執(zhí)行時間平均在238.6毫秒，屬于可以接受的等待時間。

6 結論

本文針對當前采用DALI協(xié)議作為照明控制系統(tǒng)通信協(xié)議的系統(tǒng)中亟需解決的遠程無線控制問題，提出了采用GPRS模塊與DALI主控模塊連接，移動終端與GPRS模塊連接的設計思路。設計了一種針對照明總線協(xié)議DALI的無線控制方案，并通過理論仿真驗證了設計的可行性。