如何使用示波器分析DALI协议?

随着楼宇自动化和照明工业的快速发展 , 传统的照明控制逐步被智能控制取代 , DALI作为新的智能灯光控制协议 , 定义了电子镇流器与控制器之间的通信方式 , 实现智能照明系统的自动化控制 , 那么 , 如何快速调试照明控制的DALI协议呢?
一、DALI介绍
DALI数字式可寻址灯光接口(Digital Addressable Lighting Interface)镇流器是当前最新的可调光荧光灯镇流器 。 DALI是一个数据传输的协议 , 它定义了电子镇流器与设备控制器之间的通信方式 , 基于DALI 协议组建的系统具有分布式智能模块 , 各个智能化DALI 模块都具有数字控制和数字通信能力 , 地址和灯光场景信息等都存储于各个DALI 模块的存储器内 。 DALI 模块通过DALI 总线进行数字通信、传递指令和状态信息 , 实现灯的开关、调光控制、系统的设置等功能 。 DALI总线制定一个系统结构简单、安装方便、操作容易、功能良优的灯光控制系统 , 可用于一个房间内的灯光控制 , 还可以连接更高级的设备网络 , 如以太网 , 以支持更多的设备和足够的网络带宽 。 DALI协议的基本参数如下:
 

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图1  DALI协议基本参数
DALI总线主要用于多个荧光灯以及LED照明的调光控制 。 通过调光控制器可对每个镇流器分别寻址 , 一个单段DALI数椐控制线上可以对64个镇流器分别编址 , 每个镇流器内可以设置16个灯光场景 , 同一个镇流器还可以编在一组或多个组 , 最大编组数为16 , 也就是一个DALI系统可控制多达1000个镇流器 。
 
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图2  DALI系统结构图
二、DALI的数椐帧结构
DALI采用双向曼彻斯特编码 , 值“1”和“0” 表示两种不同电平的跃变 。 从逻辑低电平转变到高电平表示为“1” , 从逻辑高电平转变到低电平表示为“0” 。
 
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图3  DALI电平标准示意图
DALI数据分为前向帧和后向帧两类 。 前向帧的传输方向是从主控单元到从控单元 , 由19 bit组成 , 包括1bit起始位、8 bit地址位、8 bit数据位和2 bit停止位 , 如图:4所示;
 
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图4  DALI前向帧结构
l起始位:逻辑值“1”作为起始位
l地址位:8位地址比特位可用于系统中的各电子镇流器之间实现通信 , 单独控制单个从机的个体地址 , 编址范围是O~63 , 可控制64个不同地址 , 称为短地址; DALI控制器有成组控制的组地址指令 , 编址范围是0—15 , 最多可进行16组的成组控制 。
l数椐位:8位数据比特位的正向逆向传输信息的功能 , 它包括如开/关灯、灯的调光和调光时间等有关控制信息 。
l结束位:两个非编码的高电平 。
后向帧的传输方向是从从控单元到主控单元 , 在DALI协议中 , 从机只有在主控制器查询时 , 才向主机发送数据 。 从机向主机发送的数据由11 bit数据组成 , 第1 bit是起始位 , 第2—9 bit是数据位 , 第10 bit和第11 bit是停止位 。 如图5所示 。
 
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图5  DALI后向帧结构
三、实测应用与分析
现场模拟照明控制DALI通信协议 , 这里用数据挖掘型示波器ZDS4054 Plus为例 , 其免费标配DALI协议解码功能 , 可对全内存512Mpts的数据进行解码 , 且可对照明控制器与镇流器之间的信号监测 , 取其中一帧数据的信息在事件表中进行查看 , 如下图6所示:
 
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图6  DALI协议解码界面
对长时间监测的数据进行异常分析 , 可在示波器的缩放模式下使用双ZOOM多窗口显示的功能 , 对信号进行多窗口异常监测和分析 , 可同时对任一数据帧和数椐帧上升沿或下降沿细节进行分析 , 然后通过查看放大数椐细节 , 事件表中的数据和波形一一对应 , 定位异常非常方便 , 如下图7所示 。
 
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图7  细节分析
【如何使用示波器分析DALI协议?】
四、总结
ZDS4054Plus示波器免费标配DALI协议 , 基于512Mpts存储深度 , 可对照明控制DALI通信做长时间的监控解码 , 并支持DALI协议触发 , 同时 , 可通过示波器丰富的插件及异常搜索方式分析波形细节 , 快速定位问题 。