DALI通信的原理及實現(xiàn)方法

在雙碳目標下，具有調(diào)光功能的LED驅(qū)動電源是重要的分支。 DALI通信常用在LED的數(shù)字調(diào)光控制中，下文將通過C語言與單片機結合，解釋DALI的原理及實現(xiàn)方法。

一、通信原理

1.1 DALI 的物理電平信號定義如下：

9.5~22.5V： 高電平或者DALI 空閑狀態(tài)

6.5~9.5V： 未定義

-6.5V~6.5V：定義為低電平

1.2 波特率：1200bps + 10%

1.3 DALI 負載最大短路電流<250mA

當從機發(fā)生故障，例如短路時，DALI總線上的電流，需要限制在250mA以下。

1.4 編碼方式

使用曼切斯特編碼，即上升沿為信號1，下降沿為信號0。

1.5 主機發(fā)送指令結構

主機發(fā)送的包含1個起始位、1個地址位類型位、6個地址位、一個選擇位、8個數(shù)據(jù)位和兩個停止位。

1.6 從機回復指令結構

從機向主機回復包含1個起始位、8個數(shù)據(jù)位和兩個停止位。

1.7 前向幀與后向幀時序約束

Te表示半個位的時間，即4.16.67uS;

兩個前向幀時間間隔大于22個Te;

前向幀與后向幀之間時間間隔為7~22個Te;

后向幀與前向幀之間時間間隔大于22個Te;

1.8 主機與從機的握手

主機在發(fā)送指令后，在等候響應階段，

如果收到從機發(fā)送的”0xFF“，就會認為從機接收成功;

如果在這個階段處于空閑狀態(tài)，就會認為從機沒有接收成功;

二、實現(xiàn)方法

2.1 硬件原理圖

下面的硬件主要是將DALI的電平信號，轉(zhuǎn)為單片機能夠接受的電平，下面那張是微芯公司DALI的參考通信電路。

2.1 從機接收思路及實現(xiàn)

本次從機的接收端，主要使用了一個邊沿檢測中斷和一個定時器中斷。

代碼思路：

1)由于空閑狀態(tài)，接收端的電平為高電平，產(chǎn)生起始信號時，需要從產(chǎn)生一個上升沿。 于是，使用了外部下降沿觸發(fā)中斷，并關閉邊沿觸發(fā)中斷;

2)檢測到第一個下降沿后，定時器定時到0.75個周期，0.75個周期后讀取第一位數(shù)據(jù)，并修改定時器周期為1個數(shù)據(jù)位時長。

3)第二次定時結束時讀取第二位數(shù)據(jù)，依次讀取后面的數(shù)據(jù)

4)當讀到最后一位數(shù)據(jù)的時候，也就是LSB后的兩位時，停止定時器，并初始化定時器為0.75個數(shù)據(jù)周期，然后開啟邊沿觸發(fā)中斷。

C語言程序：

1 //配置邊沿觸發(fā)及中斷
  2 void IO_Change_Init(void){  
  3     
  4     //Set the CN2 as the IO state change flag 
  5     CNEN1bits.CN2IE=1;//Open the IO state interrupt
  6     CNPU1bits.CN2PUE=0;//Disable the weak up
  7     
  8     IFS1bits.CNIF=0;//Clear the interrupt flag
  9     IPC4bits.CNIP=7;//Configure the interrupt level 7
 10     IEC1bits.CNIE=1;//Enable this interrupt
 11 }
 12 //檢測到第一個下降沿
 13 void __attribute__ ((__interrupt__,__no_auto_psv__)) _CNInterrupt(void){
 14    
 15    IFS1bits.CNIF = 0; //Clear the interrupt flag 
 16    
 17    //Disable the IO State Interrupt and start the Time
 18    T1CONbits.TON = 1;
 19    CNEN1bits.CN2IE = 0;
 20    
 21 }
 22 //配置定時器初使周期為0.75個數(shù)據(jù)位時長
 23 void Tim1_Init(void){
 24     T1CON = 0x0020;
 25     
 26     IEC0bits.T1IE = 1;
 27     IPC0bits.T1IP = 7;
 28     IFS0bits.T1IF = 0;
 29     
 30     TMR1 = 0;
 31     PR1 = 390;
 32     T1CONbits.TON = 0;
 33 }
 34 //在定時器中斷里面讀取數(shù)據(jù)
 35 void __attribute__((__interrupt__,auto_psv,__shadow__)) _T1Interrupt(void)
 36 {
 37     IFS0bits.T1IF = 0;
 38 
 39     if(LLC_DALI_Rx_Mode == 1)
 40     {
 41         switch(Timer_Num)
 42         {
 43             case 0:
 44                 Timer_Num++;
 45                 T1CONbits.TON = 0; //關閉定時器
 46                 PR1 = 520; //設置下一個定時時長為1個周期
 47                 TMR1 = 0;//初使化定時器初始值
 48                 T1CONbits.TON = 1;//開啟定時器
 49                 break;
 50             case 1:
 51                 if(_RB0 == 1 )Address_temp |= (1<<7);
 52                 Timer_Num++;
 53                 break;
 54             case 2:
 55                 if(_RB0 == 1 )Address_temp |= (1<<6);
 56                 Timer_Num++;
 57                 break;
 58             case 3:
 59                 if(_RB0 == 1 )Address_temp |= (1<<5);
 60                 Timer_Num++;            
 61                 break;
 62             case 4:
 63                 if(_RB0 == 1 )Address_temp |= (1<<4);
 64                 Timer_Num++;
 65                 break;
 66             case 5:
 67                 if(_RB0 == 1 )Address_temp |= (1<<3);
 68                 Timer_Num++;            
 69                 break;
 70             case 6:
 71                 if(_RB0 == 1 )Address_temp |= (1<<2);
 72                 Timer_Num++;        
 73                 break;
 74             case 7:
 75                 if(_RB0 == 1 )Address_temp |= (1<<1);
 76                 Timer_Num++;
 77                 break;
 78             case 8:
 79                 if(_RB0 == 1 )Address_temp |= (1<<0);
 80                 Timer_Num++;
 81                 break;
 82             case 9:
 83                 if(_RB0 == 1 )Command_temp |= (1<<7);
 84                 Timer_Num++;
 85                 break;
 86             case 10:
 87                 if(_RB0 == 1 )Command_temp |= (1<<6);
 88                 Timer_Num++;
 89                 break;
 90             case 11:
 91                 if(_RB0 == 1 )Command_temp |= (1<<5);
 92                 Timer_Num++;
 93                 break;
 94             case 12:
 95                 if(_RB0 == 1 )Command_temp |= (1<<4);
 96                 Timer_Num++;
 97                 break;
 98             case 13:
 99                 if(_RB0 == 1 )Command_temp |= (1<<3);
100                 Timer_Num++;
101                 break;
102             case 14:
103                 if(_RB0 == 1 )Command_temp |= (1<<2);
104                 Timer_Num++;
105                 break;
106             case 15:
107                 if(_RB0 == 1 )Command_temp |= (1<<1);
108                 Timer_Num++;
109                 break;
110             case 16:
111                 if(_RB0 == 1 )Command_temp |= (1<<0);
112                 Timer_Num++;
113                 break;
114             case 17:
115                 if(_RB0 == 1 )StopBit_temp |= (1<<1);
116                 Timer_Num++;
117                 break;
118             case 18:
119                 if(_RB0 == 1 )StopBit_temp |= (1<<0);
120                 Timer_Num++;
121                 break;
122             case 19:
123                    T1CONbits.TON = 0;//關閉定時器
124                    PR1 = 390;//設置下一個定時器周期為0.75個數(shù)據(jù)位時長
125                    TMR1 = 0;//定時器計數(shù)初始值置0
126                    CNEN1bits.CN2IE = 1;//開啟邊沿檢測中斷
127                    //數(shù)據(jù)獲取，這里還可以添加數(shù)據(jù)包檢驗程序
128                    Command = Command_temp;
129                    Address = Address_temp;
130                    StopBit = StopBit_temp;
131 
132                    Command_temp = 0;
133                    Address_temp = 0;
134                    StopBit_temp = 0;
135                    Timer_Num = 0;
136                 break;
137         }
138     }
139     
140 
141

2.2 從機思路及實現(xiàn)

從機的回復相對較簡單，只需要在每半個數(shù)據(jù)位修改輸出引腳的電平。 分別發(fā)送1個起始位、8個數(shù)據(jù)位和兩個停止位。

代碼思路：

1)接收數(shù)據(jù)完成并定時等待8Te

2)發(fā)送一個引腳低電平，并設置下一個定時周期為Te，定時器初使值為0，并開啟定時器;

3)在后面的定時器中斷里面，發(fā)送起始位;

4)在后面的定時器中斷里面，發(fā)送數(shù)據(jù)位;

5)在后面的定時器中斷里面，發(fā)送停止位;

6)初使化發(fā)送數(shù)據(jù)計數(shù)變量，初始化定時器計數(shù)值為零，關閉定時器;

7)開啟邊沿觸發(fā)中斷;

C語言程序?qū)崿F(xiàn)

1   if(LLC_DALI_Tx_Mode == 1){
 2         switch(Timer_Num)
 3         {
 4             case 0:
 5                 //Send the Start Bit
 6                 _RF3 = 0;
 7                 T1CONbits.TON = 0;
 8                 PR1 = 260;
 9                 TMR1 = 0;
10                 T1CONbits.TON = 1;
11                 Timer_Num++;
12                 break;
13             case 1:
14                 _RF3 = 1;
15                 Timer_Num++;
16                 break;
17             case 2:
18                  //Send the Data Bits
19                 _RF3 = ((Transfer_Data & 0x80)>0)?0:1;
20                 Timer_Num++;
21                 break;
22             case 3:
23                 _RF3 = ((Transfer_Data & 0x80)>0)?1:0;
24                 Timer_Num++;            
25                 break;
26             case 4:
27                  _RF3 = ((Transfer_Data & 0x40)>0)?0:1;
28                 Timer_Num++;
29                 break;
30             case 5:
31                 _RF3 = ((Transfer_Data & 0x40)>0)?1:0;
32                 Timer_Num++;            
33                 break;
34             case 6:
35                 _RF3 = ((Transfer_Data & 0x20)>0)?0:1;
36                 Timer_Num++;        
37                 break;
38             case 7:
39                 _RF3 = ((Transfer_Data & 0x20)>0)?1:0;
40                 Timer_Num++;
41                 break;
42             case 8:
43                 _RF3 = ((Transfer_Data & 0x10)>0)?0:1;
44                 Timer_Num++;
45                 break;
46             case 9:
47                 _RF3 = ((Transfer_Data & 0x10)>0)?1:0;
48                 Timer_Num++;
49                 break;
50             case 10:
51                 _RF3 = ((Transfer_Data & 0x08)>0)?0:1;
52                 Timer_Num++;
53                 break;
54             case 11:
55                 _RF3 = ((Transfer_Data & 0x08)>0)?1:0;
56                 Timer_Num++;
57                 break;
58             case 12:
59                 _RF3 = ((Transfer_Data & 0x04)>0)?0:1;
60                 Timer_Num++;
61                 break;
62             case 13:
63                 _RF3 = ((Transfer_Data & 0x04)>0)?1:0;
64                 Timer_Num++;
65                 break;
66             case 14:
67                 _RF3 = ((Transfer_Data & 0x02)>0)?0:1;
68                 Timer_Num++;
69                 break;
70             case 15:
71                 _RF3 = ((Transfer_Data & 0x02)>0)?1:0;
72                 Timer_Num++;
73                 break;
74             case 16:
75                 _RF3 = ((Transfer_Data & 0x01)>0)?0:1;
76                 Timer_Num++;
77                 break;
78             case 17:
79                 _RF3 = ((Transfer_Data & 0x01)>0)?1:0;
80                 Timer_Num++;
81                 break;
82             case 18:
83                 //Send the stop bit;
84                 T1CONbits.TON = 0;
85                 TMR1 = 0;
86                 PR1 = 260<<2;
87                 T1CONbits.TON = 1;
88                 _RF3 = 1;
89                 Timer_Num++;
90                 break;
91             case 19:
92                    T1CONbits.TON = 0;  //關閉定時器
93                    CNEN1bits.CN2IE = 1;//開啟邊沿檢測中斷
94                    TMR1 = 0;  //定時器初始值置0
95                    PR1 = 260; //定時器周期設置為Te
96                    Timer_Num = 0;//初使定時器數(shù)據(jù)位計數(shù)
97                 break;
98         }
99     }

三、測試結果

3.1 從機發(fā)送測試

從機發(fā)送數(shù)據(jù)100，對應二進制為0b0110 0100，實際發(fā)送波形見下圖：

實際發(fā)送數(shù)據(jù)為0b01100100,發(fā)送正常。

3.2 主機發(fā)送從機識別測試

主機通過上位機發(fā)送調(diào)光指令為239，從機在線調(diào)試識別出來的數(shù)據(jù)為239。 接收正常。

四、小結

從機的接收程序，定時器的定時步長先是1.5個Te，然后是2個Te;

從機的發(fā)送程序，定時器的定時步長為1個Te;

從機的接收程序，邊沿觸發(fā)只觸發(fā)依次就關閉了。

從機的發(fā)送程序，發(fā)送完畢開啟邊沿觸發(fā)。

在定時器中斷里面，修改下一個定時時長，理論上可以做到每一個定時周期都不一樣，這思維可以用于實現(xiàn)更加復雜的功能。

注意：

1)以上代碼發(fā)送和接收是獨立的，沒有遵循通信的時序。 1.7節(jié)里面有具體時序要求，根據(jù)時序稍做修改就可以啦。

2)本次代碼，沒有考慮到時序有10%的誤差。 有待改善。