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DALI协议了解

DALI(Digital Addressable Lighting Interface)是一种新的智能照明系统的控制协议:系统具有结构简单、安装方便、操作容易、功能良优等特点;协议定义了电子镇流器与控制器之间的通信方式,DALI协议系统由分布式智能模块组成;每个智能模块都具有数字通信和数字控制的能力,DALI 模块的存储器存储模块地址和灯光场景信息;DALI总线上挂接了很多个智能模块,通过DALI总线可以与各个智能模块进行数字通信、传递指令和状态信息,实现灯的开关、调光控制、系统的设置等功能。
DALI协议是通过主从式控制模型建立起来的,DALI通过中控制器控制整个系统,通过DALI接口连接到2线控制线上,通过调光控制器对每个镇流器进行分别寻址,通过寻址就可以独立操作控制线上的任何一个灯光设备。
DALI协议基本参数表

DALI协议可以实现的功能:
1. 开关:独立控制系统中的某一个、一组或全部的镇流器
2. 调光:需要镇流器具备可调光功能;通过总线控制镇流器实现1%~100%的调光
3. 灯光场景控制:读取全部镇流器的状态
缺点:所采用的的电子镇流器、传感器、智能模块、通讯模块必须与DALI兼容。DALI协议所接入的节点只有64个,也就是说只可以对对64个镇流器进行分别编值,每个镇流器可以设置16个灯光场景,同一个镇流器可以编在一个组或多个组,最大的编组数为16,按照这照片那个方式来计算,一个DALI系统可控制多打1000多个镇流器;对于大型的照明控制场合不适用。
对DALI系统进行扩展:
扩展思路:采用EIB(ElectricalInstallationBus,电气设备总线)的支线接口,一条直线上可以接64个单元,每15条支线利用线耦合器连接成一个区域,每15个区域利用总线耦合器可以连接为一个大的EIB系统;按这种计算方式,那么一个EIB系统上就可以个控制921600个模块(15x15x64x64),为了实现远程控制的功能,在此扩展基础上采用TCP/IP协议对系统进一步升级。
下图是DALI系统的结构图:

我们接下来了解一下“曼彻斯特编码”
曼彻斯特编码(Manchester Encoding)也称做相位编码(PE),在曼彻斯编码中,每一位的中间有一个跳变,位中间的跳变既作时钟信号,又作数据信号。但许多资料对“位中间”的定义不同。
在网络工程师考试以及与其相关的资料中:
位中间电平从高到低跳变表示”0”;暂且成为“曼彻斯特码”
位中间电平从低到高跳变表示”1”。
在一些《计算机网络》书籍中:暂且成为“标准曼彻斯特码”
位中间 电平从高到低跳变表示”1”;
位中间电平从低到高跳变表示”0”。
“差分曼彻斯特编码”
在信号位开始时不改变信号极性,表示辑”1”
在信号位开始时改变信号极性,表示逻辑”0” ;
如果在最初信号的时候,即第一个信号时:
如果中间位电平从低到高,则表示0;
如果中间位电平从高到低,则表示1;
下面我们以一个逻辑电平的图示来比较比较标准曼彻斯特编码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码;

参考文档:曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码
1.DALI协议的数据前向帧分析:前向帧的传输方向是从主控单元到从控单元,总共有19bit组成,包括1bit的起始位,8bit的地址位和8bit的数据位和2bit的结束位,如下图:

起始值:逻辑值“1”作为起始位。
地址位:8bit的地址为用于和各个电子镇流器通信,单独控制没一个独立的镇流器,编码的地址是0~63,可以分配控制你64个不同的地址,DALI控制器有成组控制的组地址指令,编制的范围是0~15,可以进行16组的成组控制。
数据位:8bit的数据位有正向和逆向传输的功能,数据包括:开/关,灯光调节等有关控制的功能。
结束位:2bit的非编码的高电平。
2.DALI协议的数据后向帧分析:后向帧的传输方向是从从控单元到主控单元,在DALI协议中,从机只有在主机控制器查询时才会向主机发送数据,从机向主机发送的数据由11bit组成,1bit的起始位,8bit的数据位和2bit的结束位,如下图所示:

数据位主要包含的是有关开/关控制和场景信息的参数。
参考文档:DALI协议分析
用“YAAAAAAS”代表DALI协议的传输地址
Y = 0 代表的是物理地址
Y =1 代表的是组地址
S = 0 后面跟直接调光值
S = 1 后面跟控制命令
“0AAAAAAS”(AAAAAA = 0 to 63 , S = 0/1)
“100AAAAS”(AAAA = 0 to 15 , S = 0/1)
我们再来补充一下DALI协议的高低电平:
1.Low level : -6.5 V to +6.5 V Typical 0 V
2.High level : 9.5 V to 22.5 V Typical 16 V
两种典型的DALI协议系统图示:


通过以上的图示我们可以清楚的看到,如果我们要搭建一个DALI智能照明系统,我们需要以下组件:
DALI主控制器模块:可以通过232/485/USB/TCP与电脑联接,主要功能是配合电脑上位机实现地址分配,在线监控,组设置,场景控制等功能,输入接口为232/485/USB/TCP接口,输出为DALI1和DALI2两条总线,总线通过DALI总线电源供电。
DALI调光控制器和开光控制面板模块:通过DALI总线供电,可以实现对灯打开关闭操作,调光操作。
DALI总线电源模块:电源模块输入220V市电,输出为16VDC为DALI总线供电,输出的电流<250mA,输出功率为4W。
兼容DALI总线协议的电子镇流器模块:有两组输入:1组接220V市电或其他电源来驱动灯,另1组接DALI总线和DALI主控制器通信,输出为灯的接口。
5.DALI主控的上位机软件模块:实现人机交互。
通过以上分析,大概可以了解DALI系统的组成和要设计一个DALI系统所具备的知识,接下来就是对每一个模块一一攻克,最终实现一个完整的系统。

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