長(zhǎng)春科技學(xué)院智能制造學(xué)院 楊盛博

本文采用Device Net總線進(jìn)行智能照明控制器設(shè)計(jì)。從結(jié)構(gòu)框圖入手，結(jié)合硬件系統(tǒng)元件（包括處理器、人機(jī)交互單元、Device Net通信模塊）。設(shè)計(jì)出了硬件電路，在硬件電路上，對(duì)電路的每個(gè)部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)、功能分析。設(shè)計(jì)了系統(tǒng)軟件，從傳輸模式、從接收模式、主傳輸模式和主接收模式進(jìn)行研究。

隨著綠色照明技術(shù)的飛速發(fā)展，智能導(dǎo)體是其中的重要組成部分。光滿足了人類(lèi)視覺(jué)的需要，還滿足藝術(shù)的需求，創(chuàng)造多彩的藝術(shù)理念，給人視覺(jué)享受。智能型照明控制的目標(biāo)是延長(zhǎng)光源的能量壽命，控制光源，提高照明質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)許多創(chuàng)造性的應(yīng)用[1]，從而結(jié)合導(dǎo)航和遠(yuǎn)程照明功能的優(yōu)秀的設(shè)計(jì)導(dǎo)航驅(qū)動(dòng)程序制作了一個(gè)照明操縱的信標(biāo)。

1 智能照明控制器的基本結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)具有卓越的導(dǎo)航控制器，包括傳感器、通訊電路、人與人之間的接口、新陳代謝電路。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 智能照明控制器框圖Fig.1 Block diagram of intelligent lighting controller

布賴(lài)恩投影儀在感知光的模塊中檢測(cè)光，并將其結(jié)果發(fā)送到處理器，根據(jù)照明控制系統(tǒng)的輸出控制，可以使用間歇天來(lái)控制內(nèi)部照明，管理者可以通過(guò)接口在實(shí)際時(shí)間內(nèi)調(diào)查信息，并實(shí)時(shí)通過(guò)改變亮度值來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。微型處理器通過(guò)CAN總線收發(fā)器將子節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳送到Device Net網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中[2]。其他子節(jié)點(diǎn)可以接收數(shù)據(jù)，并且可以調(diào)整子節(jié)點(diǎn)管轄下的照明，上級(jí)設(shè)備可以通過(guò)Device Net網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)控制各子節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，提供控制和搜索的管理模式。

2 硬件系統(tǒng)元件選型

分析系統(tǒng)的性能參數(shù)，選擇了適當(dāng)?shù)挠布到y(tǒng)部件。

2.1 處理器

核心處理器是ST公司生產(chǎn)的STM32-F103ZET6，具有32位brarc-3-m3-cleus的核心是一個(gè)基于哈佛架構(gòu)的3口徑系統(tǒng)。核心功能為分報(bào)合一、重復(fù)一次，在硬件上，在數(shù)據(jù)庫(kù)建立過(guò)程中不斷完善。STM32模塊顯示了處理器的數(shù)據(jù)處理功能，STM32處理器具有豐富的芯片、I/O頻道、DMA控制器、FMC等外部設(shè)置資源，支持多種通信協(xié)議。處理器充分利用芯片資源，完成總線數(shù)據(jù)傳輸[3]。

(1)能量消耗少，性能好。(2)有閃存512K和64Kslam的內(nèi)存。(3)2個(gè)12微秒的A/D轉(zhuǎn)換通道和2個(gè)12比特D/A變頻器。(4)茶館香、多功能高速輸入輸出I/O端口，都利用5V信號(hào)電源攜帶了16個(gè)外部接口。(5)13個(gè)通信接口包括3個(gè)SPE接口、5個(gè)USART接口、3個(gè)USB 2.0接口、2個(gè)I2C接口。(6)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間可以長(zhǎng)達(dá)11小時(shí)。

2.2 人機(jī)交互單元

電腦和模塊的交互系統(tǒng)使用2.8英寸液晶屏幕，主芯片使用IL 9320，具有位置變化快、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，使用時(shí)會(huì)有一定的效果。

(1)支持240(RGB)×320分辨率。(2)262144彩色系統(tǒng)芯片由720頻道源驅(qū)動(dòng)程序、320頻道網(wǎng)格驅(qū)動(dòng)程序、172800圖形數(shù)據(jù)字節(jié)、電路驅(qū)動(dòng)程序組成。(3)LCD屏幕可通過(guò)I2C或外部SPI接口進(jìn)行操作。

2.3 Device Net通訊模塊

Device Net通信模塊使用廣州地區(qū)一元的XGate-DVN10協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，XGate-DVN10支持128字節(jié)的I/O報(bào)告和250字節(jié)的明確報(bào)告，適應(yīng)各種有強(qiáng)烈干涉的產(chǎn)業(yè)情況。在集成板傳輸電路中，適合使用。該模塊不需要再開(kāi)發(fā)，可以很容易地連接到一個(gè)端口，外部連接，xgate彎曲的連接組可以收集明確的信息，收集的過(guò)程包括存儲(chǔ)和循環(huán)。服務(wù)器支持是客戶(hù)端支持，所以很明確。

如圖2所示，XGate-DVN10需要CAN總線收發(fā)器芯片，但CTM8251是拖把芯片，該芯片適合CAN總線特定、接收和必要的連接，是將推進(jìn)器轉(zhuǎn)換為遠(yuǎn)程等級(jí)，具有可區(qū)分為直流250V電壓的功能。

圖2 XGate-DVN10典型連接Fig.2 XGate-DVN10 typical connection

3 硬件電路設(shè)計(jì)

3.1 硬件最小電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)以智能型燈控制為核心部件，由系統(tǒng)處理電路、系統(tǒng)時(shí)鐘、系統(tǒng)重置、電源、電源應(yīng)用程序等電路構(gòu)成[4]，上層系統(tǒng)的最小設(shè)計(jì)圖，如圖3所示。

(1)工作表。圖3表示了STM32過(guò)程和Y2最小系統(tǒng)是動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，Y1提供32768Hz的低動(dòng)作切削，Y2是提供8MHz頻率的高速估計(jì)值，ahb/ab2以最大速度動(dòng)作。

圖3 處理器硬件最小電路系統(tǒng)示意圖Fig.3 Schematic diagram of processor hardware minimum circuit system

(2)啟動(dòng)模式。內(nèi)存啟動(dòng)方法不同，STM32具有B00T0、BOOT1和BOOT2這三種啟動(dòng)模式。

(3)重新獲取。當(dāng)需要調(diào)回處理器時(shí)，NRST的領(lǐng)導(dǎo)力水平會(huì)降低，該系統(tǒng)由R7和CL2組成RC振動(dòng)電路，以20M以下的低節(jié)拍完成重置。

(4)JTAG接口。STM32設(shè)備支持JTAG協(xié)議，而JTAG是STM32進(jìn)程的默認(rèn)調(diào)試接口，8節(jié)JTAG電池所示，3-5-5接口協(xié)議是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的JG接口對(duì)應(yīng)，類(lèi)似于相應(yīng)的設(shè)備，默認(rèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，將蓄電池連接到蓄電池電源系統(tǒng)中。

3.2 LCD顯示接口

使用IL9320 320×240-0電腦芯片，18位，16位，支持8-4位數(shù)據(jù)寬度。有4個(gè)接口，模塊中有終端設(shè)備[5]。如果前部有，則RS作為基層設(shè)備控制狀態(tài)控制，WR是基層驅(qū)動(dòng)器的設(shè)備，RD作為讀取長(zhǎng)度設(shè)置在IC屏幕上。D0～D15是數(shù)據(jù)移動(dòng)設(shè)備。使用黑色背光開(kāi)關(guān)可在線條上記錄數(shù)據(jù)。

3.3 照度傳感器接口

系統(tǒng)中使用的光傳感器，在一個(gè)電路中用模塊進(jìn)行包裝，并運(yùn)行5個(gè)接口。傳感器可以使用16個(gè)固定的密位轉(zhuǎn)換器直接發(fā)送數(shù)字信號(hào)到SCL，SCL可以使用I2C時(shí)鐘，SDA可以使用I2C數(shù)據(jù)節(jié)，ADDR通過(guò)I2C通信定義和記錄，光傳感器的DVI接口在使用時(shí)連接增加的亮度和接口，將0.4V的壓力提供給DVI接口，I2C接口可以使用等級(jí)轉(zhuǎn)換電路任意連接模塊，MCU5V電源系統(tǒng)。

3.4 串口通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

串行通信系統(tǒng)分為串行通信接口和母線串行通信接口。

(1)串行通信接口。最小系統(tǒng)和Device Net通信模塊是串聯(lián)連接的，Device Net通信電路是以調(diào)制方式分別設(shè)計(jì)的，系統(tǒng)可以使用串行通信接口與Device Net通信電路交換決斗數(shù)據(jù)，完成rx數(shù)據(jù)的串聯(lián)輸入。MAX232用作RS232級(jí)變頻器芯片，可與設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)通信電路進(jìn)行異步串行通信。

(2)串行通信母線接口。由于使用了USB驅(qū)動(dòng)器的系統(tǒng)電源，所以很容易擴(kuò)展，并且設(shè)計(jì)了USB通信設(shè)備的環(huán)，可以通過(guò)USB通信設(shè)備簡(jiǎn)單獲得，并且可以選擇跳躍方式。

3.5 Device Net總線通信接口

基礎(chǔ)運(yùn)輸和上級(jí)設(shè)備對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的監(jiān)視是由Device Net母線實(shí)現(xiàn)的，設(shè)備網(wǎng)絡(luò)媒介的穩(wěn)定性直接影響整個(gè)系統(tǒng)的功能，硬件部分基本上是繼承了Rocan總線的硬件結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了CAN總線所沒(méi)有的基本動(dòng)作功能[6]，特別是接收信號(hào)和接收信息，控制了接入燈的物理功能，硬件為了保證適當(dāng)?shù)耐ㄐ?，需要有足夠的預(yù)備和較高的動(dòng)作速度。

在Device Net通信接口設(shè)計(jì)中，使用XGate-DVN10將機(jī)器模塊作為接口設(shè)計(jì)的核心，整合母線控制器，整合Device Net通信協(xié)議，不需要第二次開(kāi)發(fā)，大大減少了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的復(fù)雜性。

4 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)軟件的實(shí)現(xiàn)主要是采礦收集、人與機(jī)器的相互作用、完成Device Net網(wǎng)絡(luò)通信等功能。執(zhí)行照明及通信采集模塊的功能。調(diào)試可以通過(guò)Device Net網(wǎng)絡(luò)將照明數(shù)據(jù)傳送到上層設(shè)備和其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。

4.1 處理器的初始化

啟動(dòng)系統(tǒng)的第一步是啟動(dòng)流程。主啟動(dòng)程序包含庫(kù)文件和第一個(gè)文件。ST提供了第一個(gè)文件，引導(dǎo)文件，觀看和配置驅(qū)動(dòng)程序，RCC設(shè)置，總線I2C能力，GPIO功能，開(kāi)始文件，提供系統(tǒng)功能，系統(tǒng)啟動(dòng)后需要安裝系統(tǒng)，高速8MHz，低速32.768kHz。

4.2 采光

照明系統(tǒng)利用BL750模塊的光傳感器發(fā)生器進(jìn)行聚光。BH1750選擇了同步AD16位，支持I2C總線接口。在光電路中，記錄控制和傳感器通過(guò)I2C總線傳送。STM32具有I2C硬件接口，軟件更容易實(shí)現(xiàn)。

I2C可以選擇傳輸模式、接收模式、所擁有者模式等模式，I2C接口總是在所選擇的模式下開(kāi)始向I2C接口傳送數(shù)據(jù)這些條件完全由軟件停止，并在主政權(quán)中創(chuàng)造。I2C接口可以識(shí)別用戶(hù)的地址（7位或10位）和電話地址，軟件可以控制地址來(lái)啟用或禁用轉(zhuǎn)接呼叫。數(shù)據(jù)和地址以8位/字節(jié)的方式傳輸，8個(gè)時(shí)鐘周期，9個(gè)字節(jié)，接收機(jī)向發(fā)射機(jī)發(fā)回一個(gè)ACK位信號(hào)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)介紹Device Net媒體協(xié)議，設(shè)計(jì)了基于Device Net的照明控制系統(tǒng)。完成了照明系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)交互設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)模塊的設(shè)計(jì)，通過(guò)調(diào)整，完成了導(dǎo)航驅(qū)動(dòng)和設(shè)備網(wǎng)的通信功能。