控制系統(tǒng)是景觀照明系統(tǒng)的核心組成部分。通過比較,我們提出了如下的設計方案:采用基于IPv6的實時以太網(wǎng)的組網(wǎng)方案。以FPGA為硬件載體,在單一芯片上實現(xiàn)控制節(jié)點的所有功能。
(1)采用IPv6實時以太網(wǎng)
①以太網(wǎng)是目前應用最廣、技術最成熟的計算機網(wǎng)絡,兼容性好?;?span lang="EN-US" style="font-size:14px;">TCP/IP的以太網(wǎng)是一種標準的開放式網(wǎng)絡,一直都是計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展主流。
②具有豐富的軟硬件資源,價格低廉。通信速率高。目前以太網(wǎng)的通信速率比現(xiàn)場總線快得多,以太網(wǎng)可以滿足對帶寬的更高要求。
③可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ?。由于以太網(wǎng)的廣泛應用,使它吸引大量的技術投入。
④IPv6采用
128位地址長度,幾乎可以不受限制地提供地址,把
IPv6引入照明控制網(wǎng),使每個光源具有一個獨立的
IP地址,這將使照明控制網(wǎng)的功能變得特別強大,在傳輸速率、組網(wǎng)規(guī)模、遠程控制,系統(tǒng)維護等諸多方面都得到質的提高。
⑤傳統(tǒng)以太網(wǎng)應用于控制時,最主要就是確保實時性問題。傳統(tǒng)的以太網(wǎng)采用
CSMA/CD的介質訪問控制機制,具有排隊延遲不確定和通信響應不確定的問題。在犧牲一些復雜功能的前提下,對以太網(wǎng)的協(xié)議進行一定程度的修改和精簡,使以太網(wǎng)具備實時性,以太網(wǎng)將能滿足照明控制系統(tǒng)要求。
?。?span lang="EN-US" style="font-size:14px;">2)采用
FPGA現(xiàn)場可編程的邏輯芯片
網(wǎng)絡節(jié)點作為網(wǎng)絡的基本組成和主要的硬件載體,應具有如下特點和功能:
①自主性:系統(tǒng)上各節(jié)點過網(wǎng)絡連接起來的,各節(jié)點獨立自主地完成自己的任務,且節(jié)點的容量可擴充,配套軟件隨時可組態(tài)加載,是一個能獨立運行的高可靠性子系統(tǒng)。
②協(xié)調(diào)性:通過實時高可靠的控制局部網(wǎng)絡使傳輸數(shù)據(jù)實現(xiàn)共享,節(jié)點之間從總體功能及優(yōu)化處理方面具有充分的協(xié)調(diào)性。
③在線性與實時性:通過大量
I/O接口,對控制對象進行實時控制和檢測,同時可進行網(wǎng)絡路由、組態(tài)回路的在線修改、局部故障的在線維修。
④可靠性:從結構上采用容錯設計,使得在任一個節(jié)點失效的情況下,仍然保持系統(tǒng)的完整性;即使全局性通信或管理失效,局部站仍能維持工作。從硬件上包括節(jié)點主要功能模塊、通訊鏈路都采用多重化配置和備份。從軟件上采用分段與模塊化設計,積木式結構,采用程序卷回或指令復執(zhí)的容錯設計。保證系統(tǒng)的高可靠性。
⑤適應性、靈活性和可擴充性:硬件和軟件采用開放式,標準化設計,系統(tǒng)積木式結構,具有靈活的配置可適應不同的需要。
⑥處理能力:控制節(jié)點需在單一芯片上實現(xiàn)控制
LED光源、運行
IPv6協(xié)議棧、對數(shù)據(jù)流解壓縮、對圖像實時處理、自動預存顯示內(nèi)容、故障報告與處理等功能
⑦友好性:控制節(jié)點能及時的報告自身狀態(tài),便于故障的及時定位,方便維護。
采用
FPGA,在處理能力、可靠性、體積、成本等方面都能得到很好的滿足。
(
3)
智能照明控制在國內(nèi)外均是一個快速發(fā)展的領域,所以要力求創(chuàng)新。在技術上堅持先進性與實用性緊密結合的研究策略。具體的實現(xiàn)方法如下:基于硬件
/軟件協(xié)同設計方法,開發(fā)用于網(wǎng)絡控制節(jié)點的
SOPC(可編程片上系統(tǒng))。該
SOPC包括
LED光源控制模塊、圖像處理功能模塊、網(wǎng)絡媒體接入控制模塊、存儲器接口模塊等,所有模塊以
IP Core的形式開發(fā),并通過
WISHBONE總線互聯(lián),該
SOPC最終在
FPGA芯片上實現(xiàn)。