如何通過開發(fā)平臺了解到智能照明系統(tǒng)的開發(fā)

隨著節(jié)能成為越來越大的設(shè)計挑戰(zhàn)，微處理器（mpu）制造商正在通過獨特的產(chǎn)品或評估平臺幫助照明設(shè)計師加速其智能照明系統(tǒng)的開發(fā)。智能照明與無線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合被認(rèn)為是物聯(lián)網(wǎng)（iot）應(yīng)用的最大機遇之一。智能或智能照明控制住宅和商業(yè)應(yīng)用中的各種元素，包括占用，移動和日光量，這有助于確定何時打開/關(guān)閉燈以及設(shè)置調(diào)光水平。根據(jù)reportlinker發(fā)布的報告，到2013年，照明市場預(yù)計將達(dá)到67億美元，2013年至2018年的復(fù)合年增長率（cagr）估計為36％。

據(jù)報道，目前智能照明的最大應(yīng)用是商業(yè)和工業(yè)建筑，因為照明消耗的能源消耗高達(dá)總能耗的40％。然而，該研究發(fā)現(xiàn)，住宅建筑具有最大的增長潛力，與其他應(yīng)用相比，2013年至2108年的復(fù)合年增長率高達(dá)87.5％。引用的另一個很大的潛在應(yīng)用是戶外照明，它可以與其他監(jiān)測系統(tǒng)集成，如交通信號，能量計，停車場燈，交通傳感器和污染傳感器。

事實上，半導(dǎo)體制造商，如意法半導(dǎo)體（此后縮寫為st），恩智浦和德州儀器（ti）使設(shè)計人員能夠更輕松地使用新的開發(fā)平臺和評估套件開發(fā)，評估和制作智能照明設(shè)計原型。例如，stmicroelectronics的masterlux平臺stlux385通過單個可編程芯片簡化了照明電源的設(shè)計和燈的數(shù)字控制，開辟了智能街道led照明等新機遇。恩智浦提供完整的互聯(lián)網(wǎng) - 支持greenchip icfl和greenchip issl智能照明解決方案，支持ip連接，創(chuàng)建可通過智能手機，平板電腦和pc等ip設(shè)備輕松控制的先進(jìn)照明系統(tǒng)。供應(yīng)商的照明產(chǎn)品組合包括smps控制器，無線控制器和驅(qū)動器ic。此外，ti的launchpad產(chǎn)品提供整個生態(tài)系統(tǒng)，包括評估套件，插件模塊和軟件工具。

我們將了解這些開發(fā)平臺如何幫助工程師設(shè)計他們的下一個智能照明系統(tǒng)。大約一年前，意法半導(dǎo)體（st）推出首款用于照明和電源應(yīng)用的stlux385可編程數(shù)字控制器。該設(shè)備旨在加快高級照明系統(tǒng)的開發(fā)，并提高led，熒光和高強度放電（hid）照明系統(tǒng)的性能。 “數(shù)字控制照明是建筑和室外照明裝置節(jié)能的關(guān)鍵，”st說。

stlux385設(shè)備的獨特之處在于它集成了st的stm8微處理器內(nèi)核和六個專門設(shè)計的外圍設(shè)備，稱為狀態(tài)機，事件-driven（smed）電路，旨在簡化照明電源設(shè)計和燈的數(shù)字控制，從而縮短產(chǎn)品上市時間并降低總體成本。 “smed是一種先進(jìn)的硬件可配置狀態(tài)機，其中狀態(tài)提升由內(nèi)部或外部事件自動觸發(fā)，這確保了比傳統(tǒng)中斷驅(qū)動的微處理器更快的響應(yīng)，”st表示。這可以控制傳遞給照明元件的功率smed用于處理外部命令，例如打開/關(guān)閉燈或設(shè)置調(diào)光級別。它還可以處理來自傳感器的輸入，其中照明適應(yīng)環(huán)境條件。這為智能led路燈開辟了新的機會，例如，隨著日光衰退，燈光會變亮，反之亦然。

最新的stlux385a包括6個反應(yīng)時間為10 ns的smed，4個內(nèi)部產(chǎn)生的模擬比較器和外部參考，帶8通道序列發(fā)生器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（adc），硬件數(shù)字可尋址照明接口（dali），內(nèi)置存儲器，包括32 kb程序閃存，串行和i²c通信通道，以及集成低功耗stm8微控制器。該設(shè)備兼容有線或無線通信應(yīng)用，并支持智能電網(wǎng)連接。 dali是用于遠(yuǎn)程控制照明系統(tǒng)的全球行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

stlux開發(fā)環(huán)境（圖1）提供了設(shè)計人員開始使用stlux385a進(jìn)行設(shè)計所需的一切，stlux385a是該系列照明控制器系列中的第一個。獨特的數(shù)字控制技術(shù)。該平臺提供演示板，圖形配置器，軟件庫和編譯器。

圖1：stmicroelectronics的stlux開發(fā)環(huán)境平臺提供演示板，圖形配置器，軟件庫，和編譯器開始使用stlux385a照明控制器進(jìn)行設(shè)計。 （由stmicroelectronics提供）

通過stlux開發(fā)環(huán)境，stlux385a可通過串行線和控制臺進(jìn)行控制。據(jù)該公司稱，圖形smed配置器可以簡化設(shè)計，“在滿負(fù)荷時實現(xiàn)最高效率，在怠速條件下能耗最低”。它還提供高質(zhì)量調(diào)光和高電流控制精度的設(shè)計。

設(shè)計人員可以使用stlux385評估板，使用stlux385a器件和smed功能。例如，gui為目標(biāo)應(yīng)用程序生成smed配置，外部引腳用于插入smed事件并捕獲smed控制的pwm時鐘。應(yīng)用電路也可以直接從產(chǎn)品評估板驅(qū)動。該板還提供專用的uart ttl-to-usb電纜，可與stlux385a進(jìn)行通信，串行接口可通過藍(lán)牙，wi-fi或電力線調(diào)制解調(diào)器擴展stlux通信功能。 steval-ill068v1板可以使用外部電源，usb ttl電纜或swim接口供電。

恩智浦greenchip智能照明解決方案旨在實現(xiàn)新型照明控制和管理能耗，結(jié)合無線ip緊湊型解決方案中的連接性，節(jié)能照明和低待機功率。 greenchip智能照明解決方案提供完整的照明產(chǎn)品組合，包括高效電源轉(zhuǎn)換器，cfl，led和tl驅(qū)動器以及ieee802.15.4兼容的單芯片收發(fā)器和微控制器。

greenchip解決方案支持兩種主要照明軟件堆棧，包括zigbee lightlink（住宅應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)）和jennet-ip，這是一種針對住宅和工業(yè)應(yīng)用的低功耗ieee 802.15.4網(wǎng)絡(luò)的6lowpan標(biāo)準(zhǔn)。 jennet-ip軟件堆棧允許每個燈具有自己的ip地址，用于可由支持ip的設(shè)備（如智能手機，平板電腦和pc）控制的高級照明系統(tǒng)。該網(wǎng)絡(luò)軟件為greenchip issl和greenchip icfl模塊提供超低功耗無線連接。

greenchip智能照明解決方案（圖2）由高性能芯片組組成，具有非常高效和可調(diào)光的智能燈驅(qū)動器，如uba2027，ssl21081和ssl21083。它還包括tea1721，這是一款超低功耗待機電源控制器，空載功能僅為10 mw。

圖2：恩智浦greenchip智能照明解決方案提供互聯(lián)網(wǎng)啟用，節(jié)能的照明網(wǎng)絡(luò)，支持jennet-ip網(wǎng)絡(luò)。該平臺還支持zigbee se和zigbee light link網(wǎng)絡(luò)。 （恩智浦半導(dǎo)體提供）

恩智浦還提供支持rf4ce或ieee802.15.4的jn5161無線微控制器，用于遠(yuǎn)程控制或無線傳感器應(yīng)用。該器件采用增強型32位risc處理器，具有64 kb嵌入式閃存，8 kb ram和4 kb eeprom存儲器，符合2.4 ghz ieee802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的收發(fā)器以及支持各種應(yīng)用的模擬和數(shù)字外設(shè)組合。

jn5161無線微控制器可用于各種應(yīng)用，包括照明和家庭自動化，智能能源和能量收集。該設(shè)備支持jennet-ip，zigbee se和zigbee light link網(wǎng)絡(luò)。

為了評估led照明應(yīng)用中的數(shù)字控制，設(shè)計人員可能需要查看ti的launchpad評估套件（圖3）。 launchpad微控制器評估套件是另一種加速led照明設(shè)計的方法。該生態(tài)系統(tǒng)提供了一系列l(wèi)aunchpad評估套件，設(shè)計人員可以將其與boosterpack插件模塊相匹配。生態(tài)系統(tǒng)還提供了幾種軟件工具。

圖3：ti的c2000 launchpad與led boosterpack相結(jié)合，可幫助設(shè)計人員快速掌握led照明應(yīng)用的實時數(shù)字控制技術(shù)。 （由德州儀器公司提供）

對于led照明，設(shè)計人員可以將c2000 launchxl-f28027評估套件與boostxl-c2kled增壓器模塊配對。 c2000 piccolo launchpad可幫助設(shè)計人員在c2000 piccolo微控制器上進(jìn)行實時控制編程。它基于piccolo tms320f28027，具有64 kb板載閃存，8個pwm通道，ecap，12位adc，i²c，spi和uart等功能。 c2000 led boosterpack旨在幫助設(shè)計人員了解實時數(shù)字控制技術(shù)和led照明。它演示了控制三個升壓轉(zhuǎn)換器來驅(qū)動三個led串。接口選項包括使用msp430和msp430 cap touch boosterpack的電容式觸摸控制以及pc gui應(yīng)用程序。