基于DALI协议的无线控制方案的设计

吕 宁

（大连市市政设计研究院有限责任公司,辽宁 大连 116011）

基于DALI协议的无线控制方案的设计

吕 宁

（大连市市政设计研究院有限责任公司,辽宁 大连 116011）

针对目前DALI协议支持的远程控制方面的不足，提出了一种通过GPRS模块连接主控单元的远程控制设计方案，并对其软硬件设计进行了介绍和理论仿真。方案中采用的GPRS模块增加了连接主控单元的硬件接口，使支持DALI协议的主控单元能够接受移动终端的控制。

通用分组无线服务（GPRS）模块；数字可寻址照明接口（DALI）；移动终端

1 引言

随着楼宇自动化和照明工业的迅速发展，照明采用先进的节能设计和数字控制将是必然趋势。为了适应这一需要，现代照明控制的一个新标准——数字可寻址照明接口DALI（Digital Addressable Lighting Interface）应运而生。

DALI是由一些灯具镇流器和夹具制造商合作开发的，它是一项开放的数字通信协议，允许控制器和荧光灯、白炽灯等照明工具之间的通信。DALI网络可通过网关、计算机、遥控器与楼宇管理系统相连。

通过DALI网络中的无线接收模块与红外线遥控器连接，可以实现DALI网络的无线控制机制。红外线遥控器可以实现近距离信息的传递，如果用户距离DALI网络很远，将无法通过红外线遥控器传递信息。因此，设计一种与DALI网络远距离通信的机制，延长用户与DALI总线的控制距离，是本文提出并要解决的问题。

目前，国内最为广泛分布的无线通信网络为移动通信网络，在移动通信网络上应用最广泛的无线服务技术为GPRS。GPRS是通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service）的简称，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。通过采用GPRS模块替换红外线接收器。利用移动通信网络的优势，实现用户通过移动终端（MT）控制DALI网络，延长DALI网络无线控制机制的控制距离。

2 系统的整体结构

DALI系统由主控部分和从控部分组成。主控部分负责将外部控制信号转换为符合DALI协议的控制信号；从控部分接受主控单元的控制信号，根据控制信号调整所控灯具的状态。

首先，移动终端控制软件发出的控制命令通过移动通信网络传输到GPRS模块；然后，主控单元将接收到的命令转换为DALI协议支持的格式并将其传输到DALI总线上；最后，主控单元等待并接收从控单元对命令的响应，将响应转换为在移动通信网络上传输的数据格式，通过GPRS模块发送回移动终端。在这一系列过程中，本文主要研究主控部分中移动终端控制软件的设计和采用GPRS模块的主控单元的设计。

3 主控单元的设计

3.1 主控单元的功能

主控单元有两项功能：

（1）将GPRS模块接收到的命令解释为符合DALI协议规定的数据格式。并把命令通过DALI总线传输到从控单元，并等待从控单元的响应。

（2）接收DALI总线上从控单元对命令的响应并将其解释移动终端的响应数据格式，通过GPRS模块发送到移动终端。

3.2 DALI通信协议

DALI采用异步串行通信协议；信息传输速率1200kb/s；采用两根导线进行双向串行通信，导线间电压大于9.5V时表示高电平，小于6.5V时表示低电平。主控单元通过设置电平的高低与从控单元通信，当没有信息传输时主控单元将保持高电平，从控单元通过设置电平高低对主控单元做出响应。主从单元之间传递的数字脉冲信号为曼彻斯特编码，所有的通信均由主控单元控制。

主控单元发送的信息包括一个起始位，16位数据（8位地址和8位指令）以及2个停止位；主、从控单元的响应包括一个起始位，8位数据及2个停止位。

3.3 主控单元与DALI总线的连接

数据通过以下步骤在主控模块和总线之间传输。

（1）GPRS模块通过移动通信网络接收到命令数据，命令数据通过串行口发送到微控制器。为了保证电路中元器件的安全，采用光耦隔离GPRS模块和微控制器。

（2）微控制器将命令数据转换为符合DALI协议的数据格式，通过I/O端口发送到DALI总线上。

（3）连接在总线上的从控单元执行命令，并将执行结果通过DALI总线发送到微控制器，微控制器将执行结果转换为反馈数据，并控制GPRS模块发送反馈数据给移动终端。

4 移动终端控制软件的设计

4.1 控制软件的功能

DALI协议的设计目的是为了实现照明场所（如会议室、音视频应用场合）的照明调节效果，控制软件应具备以下功能：

（1）控制每组灯具的开关、亮度。设置房间的照明情景。

（2）查询总线上每组灯具的工作状态。根据移动终端控制软件的功能设置实现移动终端与主控单元的交互。

为了使移动终端上运行的控制软件具备最广泛的平台兼容性，本设计采用了J2ME（Java 2 Micro Edition）作为软件的基础平台，通过设定不同的配置（Confguration）编译代码，控制软件就可以运行在支持Java虚拟机的移动终端上。

4.2 控制软件程序流程的设计

移动终端（MT）控制软件按照以下步骤与GPRS模块通信：

（1）MT控制软件等待GPRS模块发送网络地址短信息，接收短信息后，通过短信息提供的网络地址与GPRS模块建立TCP连接。

（2）TCP连接建立后，MT控制软件按照表1规定的数据格式和GPRS模块通信。

5 理论仿真

主控单元采用GPRS模块SIM300和计算机通过串口连接实现仿真硬件的搭建，计算机中运行Proteus7电路仿真软件实现DALI主控模块和DALI总线的仿真，移动终端采用Nokia 5320XM。仿真结果显示所有命令的执行时间平均在238.6毫秒，属于可以接受的等待时间。

6 结论

本文针对当前采用DALI协议作为照明控制系统通信协议的系统中亟需解决的远程无线控制问题，提出了采用GPRS模块与DALI主控模块连接，移动终端与GPRS模块连接的设计思路。设计了一种针对照明总线协议DALI的无线控制方案，并通过理论仿真验证了设计的可行性。