LED遠(yuǎn)程調(diào)光的軟件按設(shè)計(jì)

席光

摘要：隨著科技進(jìn)步，LED光效提高潛力巨大，而使其成為全球照明領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)。理論上認(rèn)為，高光效的發(fā)光二極管（LED）將會(huì)成為一種新型的“綠色、節(jié)能、環(huán)?！碑a(chǎn)品。如何使LED照明按實(shí)際需求來照明即LED的遠(yuǎn)程調(diào)光是本文章研究的內(nèi)容與方向。

關(guān)健詞： LED.遠(yuǎn)程，軟件，設(shè)計(jì)

引言

發(fā)光二極管 （英語：Light-Emitting Diode，簡(jiǎn)稱LED） 是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件，LED用來照明是近幾年的事情。照明消耗約占整個(gè)電力消耗的20%左右，降低照明用電是節(jié)省能源的最直接也是最重要途徑。人類現(xiàn)有傳統(tǒng)能源 如：石油、煤、天燃?xì)狻⒑四艿榷荚?00年左右時(shí)間以內(nèi)要枯竭，隨著傳統(tǒng)能源的緊缺，LED節(jié)能照明的發(fā)展就是是必然的趨勢(shì)，而且也具備相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。世界各國(guó)對(duì)能源供應(yīng)安全的擔(dān)憂和應(yīng)對(duì)氣候變化的行動(dòng)，推動(dòng)了世界范圍內(nèi)可再生能源技術(shù)和節(jié)能產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。在當(dāng)今電能需求與生產(chǎn)日趨失衡的條件下，最有效的因應(yīng)途徑就是提升能效，即利用技術(shù)，以更少的電能來執(zhí)行相同的任務(wù)或功能。

1軟件設(shè)計(jì)的需求分析

LED無線智能調(diào)光控制系統(tǒng)按硬件分布、功能劃分為三個(gè)部分。第一個(gè)部分為L(zhǎng)ED調(diào)光控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)將安裝在PC主機(jī)上，通過互聯(lián)網(wǎng)或GPRS網(wǎng)絡(luò)與中繼器通信。通過此軟件集中遠(yuǎn)程控制LED燈具。第二個(gè)部分為中繼控制系統(tǒng)，通過互聯(lián)網(wǎng)或者GPRS網(wǎng)絡(luò)與Zigbee自組網(wǎng)通信。第三個(gè)部分為L(zhǎng)ED電源控制器，該控制器具有可調(diào)光功能，能接收上位機(jī)的命令判定自身是否需要調(diào)整光亮度。其接口信息是：有線局域網(wǎng)通信：上位PC機(jī)命令通過TCP/IP協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，中繼器通過RJ45口接收網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。上位PC機(jī)命令通過手機(jī)網(wǎng)絡(luò)與中繼器通信，中繼器應(yīng)該具備手機(jī)信息號(hào)接收器。Zigbee自組網(wǎng)通信。

中繼與下位LED驅(qū)動(dòng)電源通過Zigbee自組網(wǎng)通信。中繼器：連接PC主機(jī)和多個(gè)LED電源控制器的橋梁，承擔(dān)接收上端命令向下轉(zhuǎn)發(fā)、存儲(chǔ)信息等任務(wù)。LED電源控制器：受控端，為L(zhǎng)ED燈提供電源驅(qū)動(dòng)，能夠接受命令，調(diào)整LED燈的光亮度，從而達(dá)到進(jìn)一步節(jié)能的要求。

無線網(wǎng)絡(luò)控制： PC主機(jī)的通信可以通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。這里的無線網(wǎng)絡(luò)希望是利用成熟的手機(jī)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)控制端PC機(jī)與中繼之間的通信。智能調(diào)光：指LED電源終端能夠接受由中繼轉(zhuǎn)發(fā)過來的命令，調(diào)節(jié)控制自身電流以達(dá)到控制LED燈發(fā)光亮度的目的。Zigbee自組網(wǎng)與自容錯(cuò)技術(shù)：LED驅(qū)動(dòng)電源底層電路設(shè)計(jì)總線接口，連接智能后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)通過自定義的GPRS網(wǎng)絡(luò)IP協(xié)議，將LED照明燈具開或關(guān)或調(diào)光的控制命令進(jìn)行封裝，然后由GPRS網(wǎng)絡(luò)將控制命令傳送到指定的Zigbee無線網(wǎng)，最后由Zigbee無線網(wǎng)的路由算法選擇最佳路徑組網(wǎng)，并將命令送達(dá)無線控制終端，無線控制終端對(duì)控制命令解釋成LED電源驅(qū)動(dòng)控制的協(xié)議命令，實(shí)現(xiàn)LED照明燈具的開關(guān)和調(diào)光。同時(shí)設(shè)定最大嘗試連接次數(shù)，當(dāng)嘗試連接的次數(shù)達(dá)到最大嘗試連接次數(shù)，而下一個(gè)路徑節(jié)點(diǎn)還沒成功連接，則重新進(jìn)行組網(wǎng)路由算法，重新選擇路徑，同時(shí)報(bào)告兩個(gè)未成功連接節(jié)點(diǎn)的地址，為維修人員提供參考。

2軟件通信的協(xié)議設(shè)計(jì)

本協(xié)議描述了調(diào)光系統(tǒng)控制臺(tái)與LED驅(qū)動(dòng)電源之間進(jìn)行命令控制和數(shù)據(jù)交換的所有過程。本協(xié)議包括以下內(nèi)容：通信模式；通信協(xié)議格式；通信幀定義；錯(cuò)誤代碼表；通信模式：串行接口通訊速率默認(rèn)值為2400bps，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)起始位，1個(gè)停止位，無校驗(yàn)位，發(fā)送順序同一字節(jié)低位先發(fā)。回應(yīng)時(shí)間不大于30s。對(duì)于處理時(shí)間大于30s的命令，要在30s內(nèi)向調(diào)光系統(tǒng)中控制臺(tái)回應(yīng)一個(gè)“請(qǐng)求繼續(xù)等待”命令。調(diào)光系統(tǒng)控制臺(tái)與LED驅(qū)動(dòng)電源之間交換數(shù)據(jù)，可采用四種傳輸方式之一：等時(shí)傳輸方式、中斷傳輸方式、批處理方式、控制傳輸方式，本次采用的是控制傳輸方式?？刂婆_(tái)是主設(shè)備，LED驅(qū)動(dòng)電源是從設(shè)備。所有的通信都只能是由主設(shè)備發(fā)起的，從設(shè)備根據(jù)接收到的幀來決定是否回應(yīng)主設(shè)備。從設(shè)備沒有發(fā)起通信的權(quán)力。

每個(gè)LED驅(qū)動(dòng)電源都有一個(gè)物理地址，物理地址有四個(gè)字節(jié)構(gòu)成，用十六進(jìn)制的數(shù)據(jù)表示，如果要用十進(jìn)制來表示，需要LED底層驅(qū)動(dòng)以外的應(yīng)用軟件來轉(zhuǎn)換。物理地址的范圍（16進(jìn)制）：00 00 00 01- FF FF FF FE；最小的地址：00 00 00 01；最大的地址：FF FF FF FE；00 00 00 00 和FF FF FF FF 禁止使用在單獨(dú)LED驅(qū)動(dòng)電源的物理地址上，它們屬于所有LED驅(qū)動(dòng)電源共用的物理地址。其中，把00 00 00 00稱為廣播地址，把FF FF FF FF稱為專用地址。廣播地址：00 00 00 00 任何LED驅(qū)動(dòng)電源在接收到廣播命名后，按照廣播命令要求的功能去工作，接收廣播命令的LED驅(qū)動(dòng)電源，都不能向控制臺(tái)回復(fù)命令。物理地址：00 00 00 01- FF FF FF FE，除廣播地址外，LED驅(qū)動(dòng)電源接收命令中地址與本身地址一致時(shí)，才對(duì)命令響應(yīng)，反之，不響應(yīng)。專用地址：FF FF FF FF 專用地址是用來對(duì)特殊功能或客戶特殊的要求而保留的命令，例如：要尋找對(duì)某個(gè)單獨(dú)電源的物理地址，在設(shè)計(jì)時(shí)用到這個(gè)專用地址去尋找，在一般情況下，都不使用。

3軟件通信協(xié)議的格式設(shè)計(jì)

通信協(xié)議的一般格式：幀頭、命令字節(jié)、數(shù)據(jù)包序號(hào)、命令長(zhǎng)度、命令參數(shù)、幀尾等組成。其中命令參數(shù)包含物理地址和數(shù)據(jù)等信息。0x1B+0x10+命令字+數(shù)據(jù)包序號(hào)+命令長(zhǎng)度+地址+命令參數(shù)+CS；正確執(zhí)行請(qǐng)求的應(yīng)答：“OK”+數(shù)據(jù)包序號(hào)+命令長(zhǎng)度+地址+（命令參數(shù)）+CS； 不能執(zhí)行請(qǐng)求的應(yīng)答： “ER”+0x00+命令長(zhǎng)度+錯(cuò)誤類型代碼+CS； 請(qǐng)求下一數(shù)據(jù)包： “NP”+0x00+命令長(zhǎng)度+接收到的數(shù)據(jù)包序號(hào)+CS； 請(qǐng)求繼續(xù)等待： “WT”+0x00+命令長(zhǎng)度+CS； 命令格式中各參數(shù)含義在具體的命令中描述。“CS”高位在前。在“正確執(zhí)行請(qǐng)求的應(yīng)答”中，“數(shù)據(jù)包序號(hào)”為1個(gè)字節(jié)的十六進(jìn)制數(shù)，當(dāng)“數(shù)據(jù)包序號(hào)”為0x00時(shí)，表示該數(shù)據(jù)包是本次通訊的最后一包數(shù)據(jù)。在“不能執(zhí)行請(qǐng)求的應(yīng)答”中，“錯(cuò)誤類型代碼”為1個(gè)字節(jié)的十六進(jìn)制數(shù)，具體內(nèi)容見表錯(cuò)誤代碼表。命令請(qǐng)求方的命令數(shù)據(jù)包分多包發(fā)送時(shí)，應(yīng)在收到命令執(zhí)行方返回的“請(qǐng)求下一數(shù)據(jù)包”命令后，再發(fā)送下一數(shù)據(jù)包，從完整地接收到上一數(shù)據(jù)包到返回“請(qǐng)求下一數(shù)據(jù)包”的間隔時(shí)間應(yīng)不大于1s。在“請(qǐng)求下一數(shù)據(jù)包”應(yīng)答中，“接收到的數(shù)據(jù)包序號(hào)”為1個(gè)字節(jié)的十六進(jìn)制數(shù)。當(dāng)LED驅(qū)動(dòng)電源執(zhí)行控制臺(tái)請(qǐng)求命令的時(shí)間大于30s時(shí)，在30s內(nèi)向控制臺(tái)返回一個(gè)“請(qǐng)求繼續(xù)等待”命令。

4結(jié)論

通過對(duì)LED遠(yuǎn)程調(diào)光的設(shè)計(jì)與控制，可以實(shí)現(xiàn)隧道燈和路燈的按需照明；LED遠(yuǎn)程調(diào)光的引用系統(tǒng)通過與通過互連網(wǎng)，在有權(quán)限的地方可以相互控制。