專利名稱：用于照明系統(tǒng)的通信端口控制模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明控制網(wǎng)，而且特別是涉及一種改進(jìn)的通信端口控制模塊(“CPCM”)，作為連接用于照明系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)控制計(jì)算機(jī)的串行接口。本發(fā)明還涉及一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)卸載許多一般需要受控照明裝置上的微處理器進(jìn)行的處理，而用包含在接口裝置中的硬件執(zhí)行這些處理，該接口裝置插在受控照明裝置和控制所述照明裝置的控制計(jì)算機(jī)之間。
集中式照明控制系統(tǒng)在本領(lǐng)域是已知的。通常，中央計(jì)算機(jī)控制整座建筑或其他設(shè)施的照明系統(tǒng)，正如DALI標(biāo)準(zhǔn)所定義的，它是一個(gè)眾所周知的照明控制標(biāo)準(zhǔn)。受控照明裝置通過(guò)一個(gè)串行接口連接到中央計(jì)算機(jī)。照明裝置上的微處理器通常執(zhí)行輸入指令和數(shù)據(jù)的并行-串行轉(zhuǎn)換、誤差檢測(cè)以及輸入和輸出數(shù)據(jù)指令之間的仲裁控制。


圖1示出進(jìn)入一臺(tái)DALI控制計(jì)算機(jī)的典型的現(xiàn)有技術(shù)接口。如圖所示控制計(jì)算機(jī)107在線103和104上串行接收和發(fā)送各種數(shù)據(jù)和命令。一個(gè)微處理器101用在照明裝置上以便在并行總線102上接收和處理命令并且控制照明裝置的其他部分。如DALI標(biāo)準(zhǔn)所要求的，由微處理器101執(zhí)行的功能包括誤差檢測(cè)與校正、并行-串行轉(zhuǎn)換和邊緣檢測(cè)。進(jìn)出照明裝置的通信仲裁控制也在微處理器101中進(jìn)行。
伴隨著圖1這樣的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的一個(gè)問(wèn)題是因?yàn)橘M(fèi)用的原因微處理器101通常是一個(gè)基本低端功能處理器，如8051。需要微處理器101執(zhí)行的任務(wù)給處理器有限的能力加上了不容忽視的負(fù)載，并且導(dǎo)致其性能下降。以上問(wèn)題在誤差檢測(cè)與校正算法方面尤其突出，該算法可能需要大量的數(shù)學(xué)處理。
鑒于以上所述，現(xiàn)有技術(shù)中需要一種與中央照明控制計(jì)算機(jī)接口的改進(jìn)技術(shù)，該計(jì)算機(jī)利用一組標(biāo)準(zhǔn)指令和一個(gè)預(yù)定協(xié)議控制一個(gè)或多個(gè)照明裝置。
現(xiàn)有技術(shù)中還需要一種使加在基本功能微處理器上的處理負(fù)載最小的改進(jìn)技術(shù)，由控制計(jì)算機(jī)控制的一個(gè)符合DALI標(biāo)準(zhǔn)的照明裝置通常使用上述基本微功能處理器。
按照本發(fā)明，現(xiàn)有技術(shù)的上述以及其他問(wèn)題得到克服，本發(fā)明涉及一種用來(lái)把中央照明控制計(jì)算機(jī)接口到照明裝置上的改進(jìn)的方法和設(shè)備。按照此發(fā)明，一個(gè)獨(dú)立的硬件裝置插在位于照明裝置上的微處理器和控制此裝置的控制計(jì)算機(jī)之間。
這個(gè)獨(dú)立裝置用硬件執(zhí)行誤差檢測(cè)、噪聲濾除以及任意的以前由微處理器執(zhí)行的其他功能，比如并行-串行轉(zhuǎn)換、串行-并行轉(zhuǎn)換、邊緣檢測(cè)、仲裁控制等。插在照明裝置和控制計(jì)算機(jī)之間的硬件裝置從微處理器上卸載了許多功能，提供了更快的操作速度而且可以使這種照明裝置上一般所采用的不太昂貴的微處理器得到較好的利用。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，一個(gè)預(yù)移位(preshift)寄存器和一個(gè)移位寄存器執(zhí)行并行-串行轉(zhuǎn)換，并且誤差檢測(cè)和并行-串行轉(zhuǎn)換用共同的硬件來(lái)執(zhí)行。
下面將利用附圖進(jìn)一步解釋發(fā)明的實(shí)施方案。其中圖1描繪了一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的接口到控制計(jì)算機(jī)上的照明裝置微處理器；圖2描繪了本發(fā)明的一個(gè)示范性實(shí)施方案的框圖，示出一個(gè)插在照明裝置微處理器和網(wǎng)絡(luò)控制計(jì)算機(jī)之間的硬件裝置；和圖3描繪了本發(fā)明硬件裝置的一個(gè)示范性實(shí)施方案的更詳細(xì)框圖。
圖2描繪了一個(gè)連接到微處理器202上的硬件裝置CPCM201的框圖。圖2中未示出微處理器202所控制的照明裝置。圖2包括接口在CPCM201和微處理器202之間的多個(gè)信號(hào)。
如同在現(xiàn)有技術(shù)中已知的，解碼器219和地址線216用來(lái)使到達(dá)和來(lái)自CPCM201的通信進(jìn)行在一條并行的計(jì)算機(jī)總線上。特別是，CPCM201是在微處理器202已知的特定地址上，并且當(dāng)微處理器需要與CPCM201通信時(shí)該地址就在總線上設(shè)定。幾個(gè)地址線用來(lái)作片選信號(hào)218，而其余地址線用作信號(hào)216來(lái)選擇CPCM201內(nèi)的恰當(dāng)位置。最高有效位用來(lái)解碼為片選信號(hào)，而地址的其余位用于識(shí)別CPCM內(nèi)的位置。
信號(hào)214和215表示在微處理器202和CPCM201之間交換數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)總線。讀和寫(xiě)信號(hào)213和212還各自按常規(guī)方式使用，并且當(dāng)CPCM201想要傳送數(shù)據(jù)時(shí)中斷信號(hào)211通知微處理器202。復(fù)位信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)221也按常規(guī)使用。注意時(shí)鐘信號(hào)221最好是CPCM201和微處理器202共同使用的同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)以使系統(tǒng)同步。
串行接口230和231，分別連接到和連接自控制計(jì)算機(jī)，用于把照明裝置連接在控制計(jì)算機(jī)上以便控制計(jì)算機(jī)可以按照現(xiàn)有技術(shù)配置。特別是，控制計(jì)算機(jī)不必知道CPCM硬件裝置201已經(jīng)插到控制計(jì)算機(jī)和照明裝置微處理器202之間。所以，可以使用控制強(qiáng)度、定時(shí)等等的標(biāo)準(zhǔn)命令，如同下面說(shuō)明的示范性DALI標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的那樣。這樣的結(jié)構(gòu)使控制計(jì)算機(jī)還可以用在常規(guī)系統(tǒng)中使用的軟件進(jìn)行操作，而與一個(gè)獨(dú)立的硬件裝置已經(jīng)放置到受控照明裝置和控制計(jì)算機(jī)之間無(wú)關(guān)。
圖2的結(jié)構(gòu)最好實(shí)行示范性DALI標(biāo)準(zhǔn)接口，這是為了在線230和231上以串行方式交換命令和數(shù)據(jù)作準(zhǔn)備。DALI接口被廣泛公開(kāi)和使用，而且本領(lǐng)域技術(shù)人員通常都熟悉此標(biāo)準(zhǔn)。
圖3表示一個(gè)執(zhí)行下述功能的更詳細(xì)的硬件圖，這些功能是誤差檢測(cè)、串行-并行轉(zhuǎn)換、邊緣檢測(cè)和對(duì)出入CPCM201的信號(hào)進(jìn)行仲裁控制。主機(jī)接口310按常規(guī)在一個(gè)PC上發(fā)送和接收并行數(shù)據(jù)。
操作時(shí)，從控制計(jì)算機(jī)串行接收數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)輸入預(yù)移位寄存器301。在預(yù)移位寄存器301和移位寄存器302的配合下分別進(jìn)行誤差檢測(cè)、噪聲濾除和并行-串行轉(zhuǎn)換。誤差檢測(cè)是一個(gè)在輸入數(shù)據(jù)中檢測(cè)特定位模式的硬件電路，其違反奇偶規(guī)則或其他誤差檢測(cè)技術(shù)的規(guī)則。
邊緣檢測(cè)電路304幫助進(jìn)一步檢測(cè)某些誤差。特別是，在利用DALI標(biāo)準(zhǔn)的示范性實(shí)施方案中，既然以每一位中發(fā)生一個(gè)狀態(tài)變化的方式編碼數(shù)據(jù)那么每一位都必須有一個(gè)邊緣。邏輯1有第一方向的狀態(tài)變化，而邏輯0有第二方向的狀態(tài)變化。沒(méi)有檢測(cè)到這樣的邊緣表示應(yīng)該由邊緣檢測(cè)電路304檢測(cè)的誤差。邏輯電路的直通結(jié)構(gòu)能夠檢測(cè)到缺少這樣的邊緣，或者鎖存住出現(xiàn)的邊緣以確定是否有誤差。
此外，在DALI標(biāo)準(zhǔn)中一個(gè)下降沿提示數(shù)據(jù)的開(kāi)始，這個(gè)下降沿也由邊緣檢測(cè)電路304檢測(cè)，并把數(shù)據(jù)的開(kāi)始傳送到仲裁控制邏輯306。仲裁控制邏輯306確保保存在位置321至327中的數(shù)據(jù)被微處理器讀出以前不被新數(shù)據(jù)重寫(xiě)?？梢岳贸Ｒ?guī)的邏輯執(zhí)行這樣一種系統(tǒng)，等到讀出了原先的數(shù)據(jù)再把新數(shù)據(jù)重新寫(xiě)入321至327中某一個(gè)寄存器。時(shí)鐘分頻器340把CPCM操作在足夠供并行-串行轉(zhuǎn)換之用的速率上。
寄存器321至327是專用功能寄存器。寄存器321是時(shí)鐘寄存器而且用于設(shè)置或調(diào)整數(shù)據(jù)速率，為信號(hào)以不同速率讀自與寫(xiě)到微處理器和控制計(jì)算機(jī)作準(zhǔn)備。特別是，并行-串行轉(zhuǎn)換要求串行接口操作在是并行接口的很多倍的速度上以跟上并行發(fā)送的數(shù)據(jù)。
寄存器322-324存儲(chǔ)已知的DALI指令，比如地址信號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和其他DALI命令。在現(xiàn)有系統(tǒng)中這些命令和數(shù)據(jù)一般會(huì)存儲(chǔ)在微處理器的存儲(chǔ)器中，那里沒(méi)有硬件CPCM插在控制計(jì)算機(jī)和照明裝置之間。如果利用人工調(diào)低亮度的人工代用裝置(override)來(lái)人工控制照明裝置而不經(jīng)控制計(jì)算機(jī)，則MOP寄存器325用于存儲(chǔ)一個(gè)表示手動(dòng)調(diào)低亮度的數(shù)值。診斷計(jì)算機(jī)327存儲(chǔ)誤差代碼和操作狀態(tài)以便按常規(guī)方式診斷問(wèn)題。
操作時(shí)，串行數(shù)據(jù)經(jīng)由線351到達(dá)并且被移入預(yù)移位寄存器301。等到數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)誤差檢測(cè)與P/S控制塊303驗(yàn)證為正確的再把數(shù)據(jù)移入寄存器302。既然預(yù)移位寄存器301通常比移位寄存器302小，那么從移位寄存器302每讀出一次，來(lái)自預(yù)移位寄存器301的數(shù)據(jù)就要被移向移位寄存器302多次。在較小的預(yù)移位寄存器301中執(zhí)行誤差檢測(cè)，并且在預(yù)移位寄存器301中經(jīng)誤差檢測(cè)檢驗(yàn)通過(guò)以后數(shù)據(jù)才被移到移位寄存器302。硬件裝置303是一個(gè)誤差檢測(cè)系統(tǒng)，只要信令誤差發(fā)生它幾乎立刻檢測(cè)出這個(gè)誤差。給控制計(jì)算機(jī)發(fā)回信號(hào)以告知這個(gè)誤差的發(fā)生，DALI協(xié)議為重新發(fā)送這個(gè)錯(cuò)誤發(fā)送了的信號(hào)作準(zhǔn)備。
此外，如果邊緣檢測(cè)器304檢測(cè)到一個(gè)違反DALI協(xié)議的情況，這個(gè)誤差也將被傳送到微處理器。在示范性DALI協(xié)議中，例如，發(fā)送數(shù)據(jù)要求一個(gè)下降沿后面跟著一個(gè)預(yù)定長(zhǎng)度的“低”信號(hào)，而且要求在每一位期間都有一個(gè)邊緣。違反這個(gè)規(guī)則表明出現(xiàn)誤差。
從接口310注意到只有并行數(shù)據(jù)被發(fā)送到和發(fā)送自微處理器接口，而且已經(jīng)對(duì)這個(gè)并行數(shù)據(jù)進(jìn)行了誤差檢查和違反協(xié)議的檢查，然后準(zhǔn)備對(duì)其解碼。從而，照明裝置上的微處理器可以僅僅執(zhí)行DALI命令和數(shù)據(jù)的解碼。這樣的系統(tǒng)使微處理器中的軟件只執(zhí)行查表和基本的控制功能而不需要任何誤差校正算法和仲裁控制。這大大提高了速度。
盡管上面說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯然可以進(jìn)行各種其他修改和附加。所附權(quán)利要求就意味著這種修改和附加。
權(quán)利要求
1.用來(lái)從一臺(tái)控制計(jì)算機(jī)(107)接收信號(hào)并且用這些信號(hào)來(lái)控制一個(gè)照明裝置的設(shè)備(201，202)，該設(shè)備包括硬件裝置(201)，被安裝了一個(gè)用來(lái)把所述信號(hào)由串行轉(zhuǎn)換成并行形式的串行-并行轉(zhuǎn)換器(302)；和照明裝置微處理器(202)，被連接以便在一條總線上接收來(lái)自所述串行-并行轉(zhuǎn)換器(302)的所述并行信號(hào)，并把所述信號(hào)解釋為命令，并且按照所述命令控制所述照明裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備還包括一個(gè)邊緣檢測(cè)器電路(304)，用于執(zhí)行一個(gè)硬件邊緣檢測(cè)，所述邊緣檢測(cè)器不在所述照明裝置微處理器(202)內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述并行-串行轉(zhuǎn)換器(302)包括一個(gè)移位寄存器(302)和一個(gè)預(yù)移位寄存器(301)，并且還包括控制邏輯(306)，用來(lái)把數(shù)據(jù)保存在所述預(yù)移位寄存器(301)中直到所述數(shù)據(jù)通過(guò)誤差檢測(cè)檢驗(yàn)。
4.一種硬件裝置(201)，用在如權(quán)利要求1、2或3所述的一種設(shè)備中，包括用來(lái)發(fā)送和接收串行信號(hào)的裝置(230，231)，該串行信號(hào)表示了控制所述照明裝置的命令和數(shù)據(jù)；用來(lái)由硬件確保在預(yù)定時(shí)間所述數(shù)據(jù)和命令包括邊緣的裝置(304)；和用于為了進(jìn)行解碼并且在控制所述照明裝置中得到利用而把所述信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行形式并以并行形式把其傳送到微處理器(202)的裝置。
5.權(quán)利要求4所述的硬件裝置，還包括一個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)值的寄存器(305)，當(dāng)使用一個(gè)人工代用裝置時(shí)用該數(shù)值控制所述照明裝置，其中所述裝置完全實(shí)現(xiàn)在一塊和所述微處理器分離開(kāi)的電路板上。
6.如權(quán)利要求5所述的硬件裝置，其中所述硬件裝置和所述微處理器由同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)(221)驅(qū)動(dòng)。
7.一種在照明裝置上接收和處理來(lái)自中央計(jì)算機(jī)(107)的照明控制信號(hào)的方法，所述方法包括在一個(gè)硬件電路中執(zhí)行并行-串行轉(zhuǎn)換和誤差檢測(cè)，而后把所述信號(hào)傳送到一個(gè)微處理器，在所述微處理器中解碼所述信號(hào)，然后響應(yīng)所述解碼用所述微處理器控制所述照明裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述傳送步驟包括把信號(hào)從一個(gè)移位寄存器移到一個(gè)存儲(chǔ)寄存器，為了阻止數(shù)據(jù)丟失而延遲把進(jìn)一步的數(shù)據(jù)放到所述移位寄存器中，直到所述移動(dòng)完成。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述進(jìn)行并行-串行轉(zhuǎn)換的步驟
10.如權(quán)利要求7、8或9所述的一種方法，此方法包括步驟a.把所述信號(hào)的一部分放到一個(gè)預(yù)移位寄存器中，然后對(duì)所述部分進(jìn)行誤差檢查；b.如果所述部分無(wú)誤差就把所述部分移到一個(gè)移位寄存器中；以及c.在把所述信號(hào)從所述移位寄存器移出到一個(gè)照明裝置中之前，重復(fù)步驟a和b多次。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中響應(yīng)來(lái)自一個(gè)獨(dú)立的仲裁控制邏輯組的指令把所述信號(hào)移出所述移位寄存器。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述仲裁控制邏輯還控制一個(gè)人工代用裝置以便人工控制所述照明裝置。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中一個(gè)在預(yù)移位寄存器中被確定有誤差的信號(hào)被從所述中央計(jì)算機(jī)重新發(fā)送到所述預(yù)移位寄存器。
全文摘要
公開(kāi)了一種把計(jì)算機(jī)照明裝置接口到控制計(jì)算機(jī)上的改進(jìn)技術(shù)，其中一個(gè)硬件裝置插到該控制計(jì)算機(jī)和該照明裝置之間。該硬件裝置用硬件控制某些功能，這就使照明裝置上的微處理器基本上可以承擔(dān)較少的處理負(fù)載。
文檔編號(hào)H05B37/02GK1419799SQ01807033
公開(kāi)日2003年5月21日 申請(qǐng)日期2001年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月24日
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