支援DALI通訊協定 32位元MCU加速智慧照明開發
DALI目前已實際應用於若干領域，包括辦公大樓、電影院、學校、醫院及機場。DALI網路通常包含控制裝置或主控裝置(可以是智慧照明開關的形式)，以及最多六十四個受控裝置或從屬裝置，亦即燈具，使用者可以個別或以群組方式控制這些受控裝置。最多支援二百五十四個亮度等級，並最多可儲存十六種照明設定或場景。DALI要求以對數方式切換不同的亮度等級。此外，使用者可以從十五種支援的淡入淡出時間中，選擇燈光從目前亮度變暗至所需亮度等級的時間。
上述所有需求將使軟體變得複雜，並需要龐大的開發工程。XMC1000系列32位元微控制器(MCU)具備亮度及色彩控制單元(BCCU)，因此支援指數式調光與其他DALI功能。此外，英飛凌(Infineon)提供廣泛且易於整合的DALI控制裝置堆疊，做為DAVE 3應用程式產品的一部分。DAVE 3係英飛凌的新軟體開發工具鏈，藉由提供專屬應用程式執行DALI命令處理、資料儲存、自動燈光照明控制、調色及閃爍控制等功能，簡化DALI應用程式軟體的開發作業。工程人員只要使用簡單的圖形化介面選擇並設定適合的應用程式，自動程式碼產生器就會撰寫韌體，大幅縮短開發時間。
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| 圖1 DALI控制架構 |
DALI訊框位元由曼徹斯特技術編解碼
DALI通訊是由控制裝置透過前向訊框(Forward Frame)所起始(Initiated)，此框架由十九個位元組成，包含關於被定址控制裝置與DALI命令的重要資訊，這些位元必須由控制裝置利用曼徹斯特(Manchester)編碼技術進行解碼(圖2)。關於向前訊框的偵測，XMC1000系列32位元微控制器使用其多功能的擷取/比對單元(Capture Compare Unit 4, CCU4)，此單元可設定為偵測訊號上升緣及下降緣，並透過擷取計時器擷取從最後一次偵測的訊號邊緣到目標訊號所經過的時間長度，此提供更便利且穩定的方式，以檢查接收到資料的有效性。
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| 圖2 前向訊框解碼 |
依據接收到的DALI命令，受控裝置可能必須透過向後訊框(Backward Frame)提供回應，如同查詢命令的範例。此訊框由十一個位元組成，包含所要求的資訊，並以曼徹斯特編碼技術預先編碼(圖3)。針對曼徹斯特編碼，XMC1000提供兩種技術，第一種技術使用通用IO(GPIO)腳位與系統計時器(SysTick)，第二種技術使用通用串列介面通道(USIC)模組，並以串列周邊介面(SPI)通訊協定加以設定(圖4)，此訊框由軟體以這兩種技術進行預先編碼。
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| 圖3 使用GPIO與SysTick進行曼徹斯特編碼 |
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| 圖4 使用SPI通訊協定進行曼徹斯特編碼 |
在第一種技術中，GPIO腳位設定為輸出腳位，此腳位也是DALI傳輸腳位。此腳位依據即將傳送的向後訊框進行切換，SysTick提供時間基礎或延遲GPIO的切換，以確保已傳送的訊號可滿足所要求的期間。
在第二種技術中，向後訊框中預先編碼的位元將載入至USIC傳輸先進先出(FIFO)緩衝區。後續的傳輸程序將由硬體自動處理，無需任何中斷程式服務。
在曼徹斯特編解碼(Manchester CODEC)應用程式(MANC01)的圖形化使用者介面(GUI)中，可輕易選擇編碼技術及其他DALI相關的設定，此應用程式屬於DAVE 3提供的DALI控制裝置堆疊套件。
EEPROM儲存DALI變數
EEPROM儲存DALI變數
控制裝置的部分DALI變數必須持續，如「電源開啟層級(Power-On Level)」、「系統故障層級(System Failure Level)」及「短位址(Short Address)」等變數。在發生斷電或系統重設時，這些資訊不可遺失。這些變數將利用電子式可清除可編程唯讀記憶體(EEPROM)模擬加以儲存。只要將EEPROM模擬應用程式新增至DAVE 3的DALI專案，即可產生用於執行此作業的軟體。
BCCU助力 DALI指數式調光更自然
DALI標準規定控制裝置必須有二百五十四個亮度等級或電弧功率等級。最低的電弧功率為0.1%，對應至電弧功率等級1；最高的電弧功率為100%，對應至電弧功率等級二百五十四。調光曲線依據對數的設定(圖5)，從電弧功率0.1%?100%。由於電弧功率等級解析度較低，因此得到較粗糙且「階梯狀」的曲線，看起來不是很理想，此必須有所改善，才能確保亮度等級的轉換順暢自然。此外，使用者可從十五個選項中，選擇兩個電弧功率之間的調光時間或淡入淡出時間。若要實作達成上述目標的解決方案，通常需要大量的軟體，軟體將整合大量的查詢表，並以中斷大量增加中央處理器(CPU)負載。
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| 圖5 指數型調光 |
BCCU內含調光引擎、硬體模組，可自動執行指數調光，而不會增加CPU的負載。採用XMC1200與XMC1300的解決方案使用兩個小型查詢表，其中之一將DALI電弧功率等級轉換為BCCU調光等級，另一個則將DALI淡入淡出時間轉換為BCCU調光引擎預先計量器值。使用者僅須以目標調光等級與希望的預先計量器值設定各個BCCU暫存器，調光引擎將在要求的時間內依據指數曲線自動調整亮度等級。
此外，調光引擎不須仰賴中斷，故可非常貼近曲線，不會增加額外的CPU負載。BCCU調光等級具有12位元高解析度，如有需要亦可隨時啟用遞色(Dither)功能。如此可帶來非常順暢的調光等級轉換，看起來非常自然。
善用BCCU架構 DALI色彩控制更簡易
DALI的色彩控制最多需要六個輸出通道(圖6)，每個通道必須指派專屬色彩–紅、綠、藍、白、琥珀色或自由色彩，亦可將多個通道指派為相同色彩。有多種方式可在DALI色彩控制標準中處理DALI直接與間接功率控制命令，其中之一是標準化色彩控制。這表示命令將用於變更調光，而色彩則維持不變。困難之處即在於必須以人眼看起來自然舒適的方式來達成任務。
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| 圖6 區隔調光量和通道密度 |
BCCU內部的結構類似多通道燈泡，可將色彩及調光資訊明確區分開來，如此一來BCCU便能輕易調整調光等級，同時以自然的方式保持色彩輸出。
整合式開發環境襄助 DALI照明開發時間縮短
XMC1000搭配英飛凌免費整合式開發環境DAVE 3，此環境具備方便使用的圖形介面、自動的資源分配和程式碼產生，可縮短上市時間。
DALI控制裝置應用程式可讓使用者選擇適用於專案的DALI通訊協定，並產生幾乎所有的必要軟體，且提供範例應用程式專案以引導新使用者。
控制多重LED通道 MCU實現高品質調光/色
英飛凌的XMC1000 Cortex-M0系列微控制器能自動控制多重LED通道，提供高品質的調光和色彩，還能透過DALI標準進行通訊，頻寬更超出一般應用的需求。
採取DAVE 3應用程式形式的DALI控制裝置堆疊和範例專案，可以協助使用者盡情發揮自己的專案，並能大幅縮短產品開發時間。
