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)絡相結合被認為是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應用的最大機遇之一。智能或智能照明控制住宅和商業(yè)應用中的各種元素，包括占用，移動和日光量，這有助于確定何時打開/關閉燈以及設置調光水平。根據(jù)Reportlinker發(fā)布的報告，到2013年，照明市場預計將達到67億美元，2013年至2018年的復合年增長率（CAGR）估計為36％。

據(jù)報道，目前智能照明的最大應用是商業(yè)和工業(yè)建筑，因為照明消耗的能源消耗高達總能耗的40％。然而，該研究發(fā)現(xiàn)，住宅建筑具有最大的增長潛力，與其他應用相比，2013年至2108年的復合年增長率高達87.5％。引用的另一個很大的潛在應用是戶外照明，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，半導體制造商，如意法半導體（此后縮寫為ST），恩智浦和德州儀器（TI）使設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設備輕松控制的先進照明系統(tǒng)。供應商的照明產(chǎn)品組合包括SMPS控制器，無線控制器和驅動器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計他們的下一個智能照明系統(tǒng)。大約一年前，意法半導體（ST）推出首款用于照明和電源應用的STLUX385可編程數(shù)字控制器。該設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)能的關鍵，”ST說。

STLUX385設備的獨特之處在于它集成了ST的STM8微處理器內(nèi)核和六個專門設計的外圍設備，稱為狀態(tài)機，事件-Driven（SMED）電路，旨在簡化照明電源設計和燈的數(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)中斷驅動的微處理器更快的響應，”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/關閉燈或設置調光級別。它還可以處理來自傳感器的輸入，其中照明適應環(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。該設備兼容有線或無線通信應用，并支持智能電網(wǎng)連接。 DALI是用于遠程控制照明系統(tǒng)的全球行業(yè)標準。

STLUX開發(fā)環(huán)境（圖1）提供了設計人員開始使用STLUX385A進行設計所需的一切，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。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照明控制器進行設計。 （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行控制。據(jù)該公司稱，圖形SMED配置器可以簡化設計，“在滿負荷時實現(xiàn)最高效率，在怠速條件下能耗最低”。它還提供高質量調光和高電流控制精度的設計。

設計人員可以使用STLUX385評估板，使用STLUX385A器件和SMED功能。例如，GUI為目標應用程序生成SMED配置，外部引腳用于插入SMED事件并捕獲SMED控制的PWM時鐘。應用電路也可以直接從產(chǎn)品評估板驅動。該板還提供專用的UART TTL-to-USB電纜，可與STLUX385A進行通信，串行接口可通過藍牙，Wi-Fi或電力線調制解調器擴展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，包括高效電源轉換器，CFL，LED和TL驅動器以及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（住宅應用標準）和JenNet-IP，這是一種針對住宅和工業(yè)應用的低功耗IEEE 802.15.4網(wǎng)絡的6LoWPAN標準。 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光的智能燈驅動器，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，支持JenNet-IP網(wǎng)絡。該平臺還支持ZigBee SE和ZigBee Light Link網(wǎng)絡。 （恩智浦半導體提供）

恩智浦還提供支持RF4CE或IEEE802.15.4的JN5161無線微控制器，用于遠程控制或無線傳感器應用。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標準的收發(fā)器以及支持各種應用的模擬和數(shù)字外設組合。

JN5161無線微控制器可用于各種應用，包括照明和家庭自動化，智能能源和能量收集。該設備支持JenNet-IP，ZigBee SE和ZigBee Light Link網(wǎng)絡。

為了評估LED照明應用中的數(shù)字控制，設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照明設計的方法。該生態(tài)系統(tǒng)提供了一系列LaunchPad評估套件，設計人員可以將其與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相結合，可幫助設計人員快速掌握LED照明應用的實時數(shù)字控制技術。 （由德州儀器公司提供）

對于LED照明，設計人員可以將C2000 LaunchXL-F28027評估套件與BoostXL-C2KLED增壓器模塊配對。 C2000 Piccolo LaunchPad可幫助設計人員在C2000 Piccolo微控制器上進行實時控制編程。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旨在幫助設計人員了解實時數(shù)字控制技術和LED照明。它演示了控制三個升壓轉換器來驅動三個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應用程序。