LED远程调光的软件按设计

席光

摘要：随着科技进步，LED光效提高潜力巨大，而使其成为全球照明领域关注的热点。理论上认为，高光效的发光二极管（LED）将会成为一种新型的“绿色、节能、环保”产品。如何使LED照明按实际需求来照明即LED的远程调光是本文章研究的内容与方向。

关健词： LED.远程，软件，设计

引言

發光二极管 （英语：Light-Emitting Diode，简称LED） 是一种能发光的半导体电子元件，LED用来照明是近几年的事情。照明消耗约占整个电力消耗的20%左右，降低照明用电是节省能源的最直接也是最重要途径。人类现有传统能源 如：石油、煤、天燃气、核能等都在200年左右时间以内要枯竭，随着传统能源的紧缺，LED节能照明的发展就是是必然的趋势，而且也具备相当的优势。世界各国对能源供应安全的担忧和应对气候变化的行动，推动了世界范围内可再生能源技术和节能产业的迅速发展。在当今电能需求与生产日趋失衡的条件下，最有效的因应途径就是提升能效，即利用技术，以更少的电能来执行相同的任务或功能。

1软件设计的需求分析

LED无线智能调光控制系统按硬件分布、功能划分为三个部分。第一个部分为LED调光控制系统，该系统将安装在PC主机上，通过互联网或GPRS网络与中继器通信。通过此软件集中远程控制LED灯具。第二个部分为中继控制系统，通过互联网或者GPRS网络与Zigbee自组网通信。第三个部分为LED电源控制器，该控制器具有可调光功能，能接收上位机的命令判定自身是否需要调整光亮度。其接口信息是：有线局域网通信：上位PC机命令通过TCP/IP协议进行网络通信，中继器通过RJ45口接收网络信号。上位PC机命令通过手机网络与中继器通信，中继器应该具备手机信息号接收器。Zigbee自组网通信。

中继与下位LED驱动电源通过Zigbee自组网通信。中继器：连接PC主机和多个LED电源控制器的桥梁，承担接收上端命令向下转发、存储信息等任务。LED电源控制器：受控端，为LED灯提供电源驱动，能够接受命令，调整LED灯的光亮度，从而达到进一步节能的要求。

无线网络控制： PC主机的通信可以通过无线网络进行通信。这里的无线网络希望是利用成熟的手机信号网络来实现控制端PC机与中继之间的通信。智能调光：指LED电源终端能够接受由中继转发过来的命令，调节控制自身电流以达到控制LED灯发光亮度的目的。Zigbee自组网与自容错技术：LED驱动电源底层电路设计总线接口，连接智能后台应用系统通过自定义的GPRS网络IP协议，将LED照明灯具开或关或调光的控制命令进行封装，然后由GPRS网络将控制命令传送到指定的Zigbee无线网，最后由Zigbee无线网的路由算法选择最佳路径组网，并将命令送达无线控制终端，无线控制终端对控制命令解释成LED电源驱动控制的协议命令，实现LED照明灯具的开关和调光。同时设定最大尝试连接次数，当尝试连接的次数达到最大尝试连接次数，而下一个路径节点还没成功连接，则重新进行组网路由算法，重新选择路径，同时报告两个未成功连接节点的地址，为维修人员提供参考。

2软件通信的协议设计

本协议描述了调光系统控制台与LED驱动电源之间进行命令控制和数据交换的所有过程。本协议包括以下内容：通信模式；通信协议格式；通信帧定义；错误代码表；通信模式：串行接口通讯速率默认值为2400bps，8个数据位，1个起始位，1个停止位，无校验位，发送顺序同一字节低位先发。回应时间不大于30s。对于处理时间大于30s的命令，要在30s内向调光系统中控制台回应一个“请求继续等待”命令。调光系统控制台与LED驱动电源之间交换数据，可采用四种传输方式之一：等时传输方式、中断传输方式、批处理方式、控制传输方式，本次采用的是控制传输方式。控制台是主设备，LED驱动电源是从设备。所有的通信都只能是由主设备发起的，从设备根据接收到的帧来决定是否回应主设备。从设备没有发起通信的权力。

每个LED驱动电源都有一个物理地址，物理地址有四个字节构成，用十六进制的数据表示，如果要用十进制来表示，需要LED底层驱动以外的应用软件来转换。物理地址的范围（16进制）：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 禁止使用在单独LED驱动电源的物理地址上，它们属于所有LED驱动电源共用的物理地址。其中，把00 00 00 00称为广播地址，把FF FF FF FF称为专用地址。广播地址：00 00 00 00 任何LED驱动电源在接收到广播命名后，按照广播命令要求的功能去工作，接收广播命令的LED驱动电源，都不能向控制台回复命令。物理地址：00 00 00 01- FF FF FF FE，除广播地址外，LED驱动电源接收命令中地址与本身地址一致时，才对命令响应，反之，不响应。专用地址：FF FF FF FF 专用地址是用来对特殊功能或客户特殊的要求而保留的命令，例如：要寻找对某个单独电源的物理地址，在设计时用到这个专用地址去寻找，在一般情况下，都不使用。

3软件通信协议的格式设计

通信协议的一般格式：帧头、命令字节、数据包序号、命令长度、命令参数、帧尾等组成。其中命令参数包含物理地址和数据等信息。0x1B+0x10+命令字+数据包序号+命令长度+地址+命令参数+CS；正确执行请求的应答：“OK”+数据包序号+命令长度+地址+（命令参数）+CS； 不能执行请求的应答： “ER”+0x00+命令长度+错误类型代码+CS； 请求下一数据包： “NP”+0x00+命令长度+接收到的数据包序号+CS； 请求继续等待： “WT”+0x00+命令长度+CS； 命令格式中各参数含义在具体的命令中描述。“CS”高位在前。在“正确执行请求的应答”中，“数据包序号”为1个字节的十六进制数，当“数据包序号”为0x00时，表示该数据包是本次通讯的最后一包数据。在“不能执行请求的应答”中，“错误类型代码”为1个字节的十六进制数，具体内容见表错误代码表。命令请求方的命令数据包分多包发送时，应在收到命令执行方返回的“请求下一数据包”命令后，再发送下一数据包，从完整地接收到上一数据包到返回“请求下一数据包”的间隔时间应不大于1s。在“请求下一数据包”应答中，“接收到的数据包序号”为1个字节的十六进制数。当LED驱动电源执行控制台请求命令的时间大于30s时，在30s内向控制台返回一个“请求继续等待”命令。

4结论

通过对LED远程调光的设计与控制，可以实现隧道灯和路灯的按需照明；LED远程调光的引用系统通过与通过互连网，在有权限的地方可以相互控制。