基于DALI協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）

基于DALI協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的迅速發展，照明采用先進的節能設計和數字控制將是必然趨勢。為了適應這一需要，現代照明控制的一個新標準——數字可尋址照明接口DALI（Digital Addressable Lighting Interface）應運而生。

DALI是由一些燈具鎮流器和夾具制造商合作開發的，它是一項開放的數字通信協議，允許控制器和熒光燈、白熾燈等照明工具之間的通信。DALI網絡可通過網關、計算機、遙控器與樓宇管理系統相連。

通過DALI網絡中的無線接收模塊與紅外線遙控器連接，可以實現DALI網絡的無線控制機制。紅外線遙控器可以實現近距離信息的傳遞，如果用戶距離DALI網絡很遠，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絡為移動通信網絡，在移動通信網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據業務。通過采用GPRS模塊替換紅外線接收器。利用移動通信網絡的優勢，實現用戶通過移動終端（MT）控制DALI網絡，延長DALI網絡無線控制機制的控制距離。

2 系統的整體結構

DALI系統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協議的控制信號；從控部分接受主控單元的控制信號，根據控制信號調整所控燈具的狀態。

首先，移動終端控制軟件發出的控制命令通過移動通信網絡傳輸到GPRS模塊；然后，主控單元將接收到的命令轉換為DALI協議支持的格式并將其傳輸到DALI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絡上傳輸的數據格式，通過GPRS模塊發送回移動終端。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協議規定的數據格式。并把命令通過DALI總線傳輸到從控單元，并等待從控單元的響應。

（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據格式，通過GPRS模塊發送到移動終端。

3.2 DALI通信協議

DALI采用異步串行通信協議；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。

主控單元發送的信息包括一個起始位，16位數據（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位數據及2個停止位。

3.3 主控單元與DALI總線的連接

數據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絡接收到命令數據，命令數據通過串行口發送到微控制器。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）微控制器將命令數據轉換為符合DALI協議的數據格式，通過I/O端口發送到DALI總線上。

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

4 移動終端控制軟件的設計

4.1 控制軟件的功能

DALI協議的設計目的是為了實現照明場所（如會議室、音視頻應用場合）的照明調節效果，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。根據移動終端控制軟件的功能設置實現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模塊發送網絡地址短信息，接收短信息后，通過短信息提供的網絡地址與GPRS模塊建立TCP連接。

（2）TCP連接建立后，MT控制軟件按照表1規定的數據格式和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仿真硬件的搭建，計算機中運行Proteus7電路仿真軟件實現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協議作為照明控制系統通信協議的系統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。