不斷增加的勢頭，不可避免地受到保護等財政問題的驅動，在開發替代或可再生能源以替代或補充傳統能源發電的背后。很少有人會看到正在建造更多的發電廠或者使用地球上有限的自然資源，只是為了產生更多的能量，但為了維持負擔得起的能源，這就是我們現代社會所要求的。

隨著這種勢頭的出現，決策者們越來越意識到他們如何消耗能源，以便照亮我們的街道，制造商品和為我們的房屋供暖，最好能夠得到應用。同樣，能源供應商有義務幫助這些決策者，不僅通過提高能源產生的效率，而且提高能源的分配，消費和解決方式;所有這些都發生在需要較低單位成本的經濟環境中。正是這種“動態”正在形成對所謂的智能能源的真正需求。

自從交流電的發展使得遠距離的電力分配成為現實，已經被用來為我們的生活帶來光明。作為最古老的行業之一，照明技術仍然處于領先地位;照明行業正處于向更有效的解決方案過渡的持續狀態。

歷史證明了這一點;熒光燈在白熾燈上的最終勝利需要鎮流器形式的控制元件，順便提一下，它有助于開發更高效的高頻管和引入數字鎮流器。如今，該行業正在向LED照明的采用過渡，LED照明提供更高的能源效率和更高的控制光裝置的可能性，例如調整色調。在工業應用中，由于其相對低的成本和高輸出效率，高頻熒光燈可能仍然占據主導地位，但高亮度LED解決方案的開發也將不可避免地突破這一領域。

照明控制協議

可以說，數字鎮流器的引入標志著照明行業的重大變革。它提供了一個機會 - 加上使用更高的頻率 - 更準確地控制配件的光輸出。這種控制自然落在數字鎮流器核心所用的微控制器的范圍內。今天，有許多適用于此應用的微控制器示例，由不斷增加的開發工具包和軟件生態系統提供支持。數字鎮流器現在是所有現代照明解決方案的關鍵;高頻熒光燈和高亮度LED。

控制結構提供了實現分布式系統的能力，同樣，由嵌入式微控制器實現的數字鎮流器提供了完美的平臺。有必要協調分布式控制，照明行業在一定程度上標準化了兩種協議; DMX512（代表具有多達512個數據包或“數據切片”的數字多路復用）和DALI（數字可尋址照明接口）。

DMX512是由戲劇行業開發的，但后來被其他行業采用，可以控制各種環境下的可調光鎮流器。它是一種基于差分對的異步總線，使用與RS-485相當的信號電平，具有可變長度的數據流。它的拓撲結構允許從器件以菊花鏈形式連接;然而，由于它是單向的，因此每個字符串（或“宇宙”）的奴隸限制為一個控制器。

即使是適度的8位微控制器，實現DMX512通信“宇宙”也相對簡單。在具有UART模塊的器件中，只需要一個外部RS-485兼容收發器，如圖1所示，它描述了一個典型的實現。連接到Universe的每個從站都可以分配512個可能的通道中的一個。在操作中，控制器重復發送數據（至少每秒一次），克服了協議缺乏正式握手功能。該協議最關鍵的部分是脈沖定時，類似于脈沖寬度調制拓撲，其中每幀的起始和停止標記必須滿足特定的定時要求。這些被稱為中斷前的標記，或MBB，中斷后的標記（MAB）和中斷本身。數據幀可以是任意長度，因此微控制器能夠識別MBB和MAB標記至關重要。

圖1：使用微控制器的典型DMX512接口。

8位數據幀允許256個離散調光級別，其中0表示關燈，255表示全亮度。但是，由于沒有握手，錯誤檢查或糾正，因此在安全性至關重要的情況下不使用協議，但它是一種極其簡單的協議，可以在低成本的微控制器中輕松實現。

DALI還使用差分信號，但允許雙向通信，支持多達64個獨立鎮流器，16組，以及向整個網絡廣播的能力。它比DMX512協議相對復雜，但具有顯著優勢，同時仍能夠在低成本和低功耗微控制器中實現 - 其中一些現在具有專用的DALI接口。

圖2：數字鎮流器可以通過簡單的網絡遠程調節單個燈光。

它還提供256個離散調光水平，但它們自動實現為對數曲線（圖2），在人眼更敏感的較低亮度水平下提供更自然的控制。由于每個DALI鎮流器都可以傳輸和接收，因此協議支持使用專用命令進行診斷和故障控制。這使鎮流器能夠傳遞其狀態;可以查詢和報告所有設置，例如淡入淡出等級，燈泡狀況和一般故障。該協議還支持與地址無關的特殊命令，它提供廣播功能。 DALI接口與微控制器光學隔離，圖3顯示了一個簡單的接口電路。

圖3：微控制器與DALI網絡的接口。但是，雖然DALI比DMX512有許多優點，但它并非沒有限制，包括最大電纜長度為300米或整個長度的電壓降為250 mV，最多64個節點。

許多制造商通過一系列MCU，固件，參考設計和評估平臺支持一種或兩種協議。

蓬勃發展的市場

在工業應用中，“智能”照明系統的使用量增加，這可以解釋占用率，時間甚至是自然日光水平。使用單個微控制器，可以連接到一系列低成本傳感器，這些傳感器提供可在本地使用的環境數據，或通過DMX512/DALI接口在更廣泛的燈光網絡中使用。

數字鎮流器可以使用連接到DMX512 Universe或DALI網絡的外部微控制器進行控制。改造這種控制水平在大型裝置中尤其具有吸引力，例如工業制造廠或倉庫，其中可保留現有的基礎設施。恩智浦半導體創建的應用筆記提供了如何實現這一目標的示例，該應用筆記詳細介紹了恩智浦基于ARM Cortex-M0的微控制器之一LPC1112如何用于創建DALI從機，從而控制數字鎮流器。

同樣針對DMX512協議的是Microchip的DM330014評估/開發套件。它采用Microchip的dsPIC33‘GS’DSC（數字信號控制器）系列器件，專門用高亮度LED替代白熾燈或熒光燈，因為它使用DMX512協議來控制RBG LED。

圖4：Microchip的照明評估套件基于該公司的低功耗dsPIC 33‘GS’DSC系列。

意法半導體擁有針對DMX512和DALI的解決方案。它提供ST7DALIF2，具有8位微控制器內核和專用DALI接口，以及基于ARM Cortex-M3的STM32F103x。這兩款器件均可從Digi-Key獲得，此處介紹的其他器件和評估套件也是如此。

那些不確定DALI或DMX512是否適合其應用的協議可能會發現賽普拉斯的CY3267 PowerPSoC照明評估套件非常有用。 PowerPSoC在這里提到的微控制器中是獨一無二的，因為它不僅僅是一個微控制器;除了具有集成的DMX512接口外，它還具有四個N溝道FET形式的功率元件，能夠在高達32 V的電壓下工作。邏輯和電源的集成使PowerPSoC成為照明應用的理想選擇，同時也是許多其他需要使用FET進行功率開關的應用。

圖5：賽普拉斯的PowerPSoC還集成了N通道FET，在單個封裝中提供控制和電源開關。

智能照明的未來

智能能源陣營中“沒有新電線”的想法很強烈;它以低成本安裝和改造控制解決方案為基礎，使現有裝置能夠在很少或不需要額外成本的情況下變得“智能”。出于這個原因，為了獲得對能耗產品的控制而安裝額外電纜的前景可能被視為不必要的障礙。在新的照明裝置中，兩條額外的電線可以承受DMX512/DALI控制信號的開銷，這可能是可以忍受的，但絕大多數節省可以在現有的安裝中進行，其中投入新電纜的成本會非常高。

由于這個原因，最近在電力線通信（PLC）的使用方面取得了重大進展。最值得注意的是，2011年12月，國際電聯（國際電信聯盟）宣布已批準三項全球窄帶PLC標準，希望這將有助于啟動“智能電網”市場。 PLC可以為照明控制提供顯著的優勢，因為它可以有效地控制現有電力線，同時將控制網絡擴展到單個或本地安裝之外。

具體而言，國際電聯與兩個行業聯盟共同制定了三項新標準; G3-PLC聯盟和PRIME聯盟。 Maxim是G3-PLC標準的關鍵主角，而德州儀器和意法半導體則是兩者的成員。由于兩種標準都經過現場驗證，因此已有解決方案，例如Maxim的G3-PLC芯片組（參見MAX2990）。這些控制器可以輕松地與基于DMX512/DALI的照明系統協同工作，并且可能有一天完全不需要額外的電纜。

結論

100多年來，照明行業一直走在創新的前沿，可以說是電子行業最具前瞻性的行業。它在向智能能源過渡方面發揮著重要作用。

實際上，如今所有的全球應用程序都是由本身使用協議的標準驅動的;它們提供靈活性并保證互操作性。 “智能家居”的概念可能仍處于萌芽狀態，但數字控制在工業照明裝置中的應用已經很好地建立并且正在增加。此處突出顯示的專用解決方案表明，有進一步增長的空間。

通過專用微控制器解決方案支持照明協議，半導體行業也在發揮其作用，幫助滿足智能控制的需求，這將繼續確保我們必須以最負責任的方式生成和消耗能源可能的。