用于具有嵌入式處理器的照明系統(tǒng)的通信協(xié)議以及利用該協(xié)議進(jìn)行操作的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種系統(tǒng)(100,200,300)包括照明單元(120,320,320)、光學(xué)隔離器(220,320)和主處理器(110,210,310)。該照明單元包括照明模塊(250,350)以及向該照明模塊供電的照明驅(qū)動(dòng)器(240,340)。該照明模塊包括:一個(gè)或多個(gè)光源(252-1/252-2,352-1/352-2),一個(gè)或多個(gè)用于感應(yīng)指示該照明模塊的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)的數(shù)據(jù)的傳感器(254,354),和接收所感應(yīng)數(shù)據(jù)的二級(jí)處理器(156,256,356)。該主處理器和二級(jí)處理器根據(jù)基于消息的通信協(xié)議而經(jīng)由光學(xué)隔離器互相進(jìn)行通信,其中在主處理器和二級(jí)處理器之間傳輸?shù)拿總€(gè)消息具有相同的消息格式(500)并且包括命令字段(530)和響應(yīng)字段(550),其中該響應(yīng)字段(550)被提供用于指示針對(duì)命令的響應(yīng)。
【專利說(shuō)明】用于具有嵌入式處理器的照明系統(tǒng)的通信協(xié)議以及利用該協(xié)議進(jìn)行操作的系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及電子系統(tǒng)中的嵌入式處理器之間的通信。更具體地,這里所描述的各種發(fā)明方法和裝置涉及一種用于照明系統(tǒng)中的小型嵌入式處理器的高速通信協(xié)議。
【背景技術(shù)】
[0002]監(jiān)視功率電路/電源的操作參數(shù)以及控制輸入/輸出(I/O)和/或反饋電路(諸如脈沖寬度調(diào)制(PWM)電路)出現(xiàn)了挑戰(zhàn)并且可能是高成本的,特別是在跨隔離勢(shì)壘時(shí)。當(dāng)使用小型嵌入式微控制器進(jìn)行系統(tǒng)控制時(shí),并沒有為通信和命令接口功能留下許多資源。這在保持?jǐn)?shù)據(jù)完整性的同時(shí)對(duì)消息或幀進(jìn)行處理所需的處理時(shí)間方面出現(xiàn)了挑戰(zhàn)。需要以某個(gè)更新速率進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)被特別關(guān)注。因此,本領(lǐng)域需要一種針對(duì)資源有限的設(shè)備的通信協(xié)議,其能夠快速、靈活、有效且可靠地通信數(shù)據(jù)而并不消耗過(guò)多的處理資源。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本公開涉及用于電子系統(tǒng)中的反饋和控制的發(fā)明方法和裝置,特別是涉及一種支持這樣的反饋和控制的通信協(xié)議。例如,各個(gè)實(shí)施例涉及采用對(duì)稱通信協(xié)議以便在電子系統(tǒng)的嵌入式處理器之間進(jìn)行通信的系統(tǒng)和方法,該電子系統(tǒng)特別是功率電子系統(tǒng),甚至更具體地為照明系統(tǒng)。
[0004]總體上,在一個(gè)方面,本發(fā)明涉及一種裝置,其包括照明單元、光學(xué)隔離器和主處理器。該照明單元包括照明模塊以及被配置為向該照明模塊進(jìn)行供電的照明驅(qū)動(dòng)器。該照明模塊包括:一個(gè)或多個(gè)光源,一個(gè)或多個(gè)用于感應(yīng)指示該照明模塊的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)的數(shù)據(jù)的傳感器,和被配置為接收指示一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)的所感應(yīng)數(shù)據(jù)的二級(jí)處理器。該主處理器被配置為監(jiān)視一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)。該主處理器和二級(jí)處理器根據(jù)基于消息的通信協(xié)議而經(jīng)由光學(xué)隔離器互相進(jìn)行通信,其中在主處理器和二級(jí)處理器之間傳輸?shù)拿總€(gè)消息具有相同的消息格式并且包括命令字段和響應(yīng)字段,其中該響應(yīng)字段被提供用于指示針對(duì)命令的響應(yīng)。
[0005]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例,每個(gè)消息進(jìn)一步包括:幀開頭字段;幀結(jié)尾字段;消息長(zhǎng)度字段;和循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)位,其用于除了 CRC位自身以及幀開頭、幀結(jié)尾和消息長(zhǎng)度字段之外的消息整體平衡。
[0006]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例,一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)包括提供至一個(gè)或多個(gè)光源中的至少一個(gè)的電流,提供至一個(gè)或多個(gè)光源中的至少一個(gè)的電壓,和照明模塊的操作溫度。在這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)版本之中,一個(gè)或多個(gè)光源包括至少兩個(gè)光源。
[0007]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例,該命令字段包括從允許命令集合中所選擇的命令,其中允許命令集合包括:將二級(jí)處理器的狀態(tài)設(shè)置為指定狀態(tài)集合中的一個(gè)狀態(tài);從二級(jí)處理器請(qǐng)求指示照明模塊是否準(zhǔn)備進(jìn)行操作的確認(rèn);設(shè)置照明單元中所包括的脈沖寬度調(diào)制器的脈沖寬度調(diào)制數(shù)值;和請(qǐng)求二級(jí)處理器傳輸從指定感應(yīng)數(shù)據(jù)集合的群組中所選擇的感應(yīng)數(shù)據(jù)集合。允許命令集合可以進(jìn)一步包括將照明模塊設(shè)置為演示模式。
[0008]根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)版本,指定狀態(tài)集合包括活動(dòng)狀態(tài)、待機(jī)狀態(tài)、重置狀態(tài)、關(guān)機(jī)狀態(tài)和僅電流監(jiān)視狀態(tài)。
[0009]根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)版本,一個(gè)或多個(gè)光源至少包括第一和第二光源,并且其中指定感應(yīng)數(shù)據(jù)集合包括:應(yīng)用于第一和第二光源的第一和第二電流;來(lái)自第一和第二光源的電流以及應(yīng)用于第一光源的第一電壓;應(yīng)用于第一和第二光源的第一和第二電流和應(yīng)用于第二光源的第二電壓;應(yīng)用于第一和第二光源的第一和第二電流和照明模塊的溫度;以及應(yīng)用于第一和第二光源的第一和第二電流和照明單元的脈沖寬度調(diào)制器的脈沖寬度調(diào)制數(shù)值。
[0010]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例,消息格式為:[S0F/MSGL]-[CMD/RESP]-([DATA(0)]...[DATA (X) ]} - [CRC2] - [ (CRC1/2) /EOF],其中:SOF指示消息的開頭,MSGL指示消息的長(zhǎng)度,CMD指示具體命令,RESP指示具體預(yù)期響應(yīng),DATA指示與所指定命令或響應(yīng)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù),CRC2指示消息的16位循環(huán)冗余校驗(yàn)數(shù)值的低8位,CRC1/2指示消息的16位循環(huán)冗余校驗(yàn)數(shù)值的高8位的一半,并且EOF指示消息的結(jié)尾。
[0011]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例,照明單元進(jìn)一步包括用于調(diào)節(jié)照明驅(qū)動(dòng)器的輸出水平的脈沖寬度調(diào)制器,其中一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)進(jìn)一步包括該脈沖寬度調(diào)制器的脈沖寬度調(diào)制數(shù)值。
[0012]照明單元進(jìn)一步包括第二光學(xué)隔離器,其被配置為從照明模塊向照明驅(qū)動(dòng)器提供反饋信號(hào)。
[0013]總體上,在另一個(gè)方面,本發(fā)明涉及一種方法,其包括:在嵌入于包括一個(gè)或多個(gè)光源的照明模塊中的二級(jí)處理器處,從主處理器接收根據(jù)基于消息的通信協(xié)議進(jìn)行傳輸?shù)牡谝幌?,其中主處理器和二?jí)處理器之間傳輸?shù)拿總€(gè)消息具有相同的消息格式并且包括命令字段和響應(yīng)字段,其中該響應(yīng)字段被提供用于指示針對(duì)命令的響應(yīng);響應(yīng)于第一消息的命令字段中所包括的第一命令在照明模塊執(zhí)行第一操作;根據(jù)基于消息的通信協(xié)議從二級(jí)處理器向主處理器發(fā)送第二消息,其中該第二消息在響應(yīng)字段中包括針對(duì)第一消息中所接收的第一命令的第一響應(yīng)。
[0014]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例,第一命令包括請(qǐng)求二級(jí)處理器向主處理器發(fā)送在照明模塊所感應(yīng)的指示照明模塊的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)的所選擇數(shù)據(jù)。
[0015]根據(jù)這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)版本,在照明模塊執(zhí)行第一操作包括感應(yīng)所選擇數(shù)據(jù)并且其中第二消息進(jìn)一步包括該所選擇數(shù)據(jù)。
[0016]如這里出于本公開的目的所使用的,術(shù)語(yǔ)“LED”應(yīng)當(dāng)被理解為包括任意電致發(fā)光二極管或者能夠響應(yīng)于電信號(hào)而生成輻射的其它類型的基于載子注入/結(jié)的系統(tǒng)。因此,術(shù)語(yǔ)LED包括響應(yīng)于電流而發(fā)光的各種基于半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)、發(fā)光聚合物、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)、電致發(fā)光帶等,但是并不局限于此。特別地,術(shù)語(yǔ)LED是指可以被配置為生成紅外頻譜、紫外頻譜和可見頻譜的各個(gè)部分(通常包括從大約400納米到大約700納米的輻射波長(zhǎng))中的一個(gè)或多個(gè)頻譜中的輻射的所有類型的發(fā)光二極管(包括半導(dǎo)體和有機(jī)發(fā)光二極管)。LED的一些示例包括各種類型的紅外LED、紫外LED、紅色LED、藍(lán)色LED、綠色LED、黃色LED、琥珀色LED、橙色LED和白色LED (以下進(jìn)一步討論),但是并不局限于此。還應(yīng)當(dāng)意識(shí)到,LED可以被配置和/或控制為生成具有針對(duì)給定頻譜(例如,窄帶寬、寬帶寬)的各種帶寬(例如,半高全寬或FWHM)以及給定的一般顏色分類中的各種主導(dǎo)波長(zhǎng)的輻射。
[0017]例如,被配置為實(shí)質(zhì)上生成白色光的LED(例如,白色LED)的一種實(shí)施方式可以包括分別產(chǎn)生不同頻譜的電致發(fā)光的多個(gè)裸片,上述不同頻譜的組合混合形成實(shí)質(zhì)上為白色的光線。在另一種實(shí)施方式中,白色光LED可以與將具有第一頻譜的電致發(fā)光轉(zhuǎn)換為不同的第二頻譜的磷光體材料相關(guān)聯(lián)。在該實(shí)施方式的一個(gè)示例中,具有相對(duì)短波長(zhǎng)和窄帶寬頻譜的電致發(fā)光對(duì)該磷光體材料進(jìn)行“泵浦”,該磷光體材料轉(zhuǎn)而輻射出具有稍寬頻譜的更長(zhǎng)波長(zhǎng)的福射。
[0018]術(shù)語(yǔ)“光源”應(yīng)當(dāng)被理解為是指任意一個(gè)或多個(gè)的各種輻射源,包括但并不局限于基于LED的源(包括一個(gè)或多個(gè)如以上所定義的LED)、白熾源(例如,燈絲燈、鹵素?zé)?、熒光源、磷光源、高強(qiáng)度放電源(例如,鈉蒸汽、水銀蒸汽和金屬鹵化物燈)、激光、其它類型的電致發(fā)光源、火致發(fā)光源(例如,火焰)、燭光發(fā)光源(例如,汽燈罩、碳弧輻射源)、光致發(fā)光源(例如,氣體放電源)、使用電子飽和的陰極發(fā)光源、電流發(fā)光源、晶體發(fā)光源、顯像管發(fā)光源、熱發(fā)光源、摩擦發(fā)光源、聲致發(fā)光源、輻射發(fā)光源和發(fā)光聚合物,但并不局限于此。
[0019]術(shù)語(yǔ)“照明單元”在這里被用來(lái)指代包括相同或不同類型的一個(gè)或多個(gè)光源的裝置。給定照明單元可以具有針對(duì)(多個(gè))光源、包裝/外殼的布置和形狀、和/或電氣和機(jī)械連接配置的各種安裝布置中的任意之一。此外,給定照明單元可選地可以與涉及(多個(gè))光源的操作的各種其它組件(例如,控制電路,其可以包括一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器)相關(guān)聯(lián)(例如,包括,與之耦合和/或封裝在一起)?!盎贚ED的照明單元”是指單獨(dú)或與其它非基于LED的光源相結(jié)合地包括一個(gè)或多個(gè)如以上所討論的基于LED的光源的照明單元。
[0020]術(shù)語(yǔ)“驅(qū)動(dòng)器”和“照明驅(qū)動(dòng)器”在這里總體上被用來(lái)指代用于接收輸入功率以便將該功率以一種形式提供至該一個(gè)或多個(gè)光源而使得(多個(gè))光源產(chǎn)生光。特別地,“LED驅(qū)動(dòng)器”是指用于接收輸入功率并且將該功率提供至一個(gè)或多個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)如以上所討論的LED的基于LED的光源的負(fù)載而使得一個(gè)或多個(gè)基于LED的光源產(chǎn)生光的裝置。[0021 ] 術(shù)語(yǔ)“照明模塊”在這里被用來(lái)指代照明單元中可以被照明驅(qū)動(dòng)器所驅(qū)動(dòng)的部件,并且可以包括一個(gè)或多個(gè)光源、一個(gè)或多個(gè)傳感器以及用于為照明驅(qū)動(dòng)器提供反饋信號(hào)的可選反饋電路。在一些情況下,照明模塊表示照明單元中與照明驅(qū)動(dòng)器電流隔離的部件。
[0022]如這里所使用的,“電流隔離”是指將電氣系統(tǒng)的功能部分進(jìn)行隔離而防止載荷粒子從一個(gè)部分移動(dòng)至另一部分的原則。當(dāng)?shù)谝缓偷诙糠只ハ嚯娏鞲綦x時(shí),沒有電流直接從第一部分流向第二部分。各部分之間仍然能夠通過(guò)其它手段交換能量和/或信息,例如電容、電感、電磁波、光學(xué)、聲學(xué)或機(jī)械手段。
[0023]如這里所使用的,“光學(xué)隔離器”是被設(shè)計(jì)為通過(guò)利用光波傳輸電信號(hào)而提供與其輸入和輸出之間的電氣隔離/電流隔離的耦合的電子設(shè)備,并且有時(shí)也可以被稱作光隔離器、光稱合器或光學(xué)稱合器。
[0024]術(shù)語(yǔ)“控制器”在這里一般被用來(lái)描述與一個(gè)或多個(gè)光源的操作相關(guān)的各種裝置??刂破骺梢砸远喾N方式來(lái)實(shí)施(例如,利用專用硬件來(lái)實(shí)施)以執(zhí)行這里所討論的各種功倉(cāng)泛。
[0025]“處理器”是采用可以使用軟件(例如,微代碼)進(jìn)行編程以執(zhí)行這里所討論的各種功能的一個(gè)或多個(gè)微處理器的控制器的一個(gè)示例??刂破骺梢栽诓捎没虿徊捎锰幚砥鞯那闆r下進(jìn)行實(shí)施,并且還可以被實(shí)施為以執(zhí)行一些功能的專用硬件并且用于執(zhí)行其它功能的處理器(例如,一個(gè)或多個(gè)編程微處理器和相關(guān)聯(lián)電路)的組合??梢栽诒竟_的各個(gè)實(shí)施例中被采用的控制器組件的示例包括常規(guī)的微處理器、應(yīng)用特定集成電路(ASIC)和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA),但是并不局限于此。
[0026]在各種實(shí)施方式中,處理器或控制器可以與一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)媒體(在這里一般被稱作“存儲(chǔ)器”,例如易失性和非易失性計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器,諸如RAM、PROM、EPROM和EEPR0M、軟盤、緊致盤、光盤、磁帶等)相關(guān)聯(lián)。在一些實(shí)施方式中,存儲(chǔ)媒體可以利用一個(gè)或多個(gè)程序進(jìn)行編碼,當(dāng)在一個(gè)或多個(gè)處理器和/或控制器上執(zhí)行時(shí),該程序?qū)嵤┻@里所討論的至少一些功能。各種存儲(chǔ)媒體可以固定在處理器或控制器之內(nèi)或者可以是可轉(zhuǎn)移的,以使得其中所存儲(chǔ)的一個(gè)或多個(gè)程序能夠被加載到處理器或控制器中以便實(shí)施這里所討論的本發(fā)明的各個(gè)方面。術(shù)語(yǔ)“程序”或“計(jì)算機(jī)程序”在這里以一般含義被用來(lái)指代能夠被用來(lái)對(duì)一個(gè)或多個(gè)處理器或控制器進(jìn)行編程的任意類型的計(jì)算機(jī)代碼(例如,軟件或微代碼)。
[0027]應(yīng)當(dāng)意識(shí)到的是,以上概念和以下更為詳細(xì)地討論的附加概念(假設(shè)這樣的概念并不互相矛盾)的所有組合形式被構(gòu)想為這里所公開的發(fā)明主題的一部分。特別地,在本公開結(jié)束處出現(xiàn)的請(qǐng)求保護(hù)的主題的所有組合被構(gòu)想為這里所公開的發(fā)明主題的一部分。還應(yīng)當(dāng)意識(shí)到,這里明確采用的、也可以出現(xiàn)在通過(guò)引用而結(jié)合的任意公開中所出現(xiàn)的術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)賦予與這里所公開的特定概念最為一致的含義。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0028]在附圖中,同樣的附圖標(biāo)記通常貫穿不同視圖而指代相同的部分。而且,附圖并不必然依比例繪制,而是一般強(qiáng)調(diào)圖示出本發(fā)明的原理。
[0029]圖1是圖示嵌入式設(shè)備中的主處理器和二級(jí)處理器之間的通信的高階功能框圖。
[0030]圖2是照明系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的功能框圖。
[0031]圖3是照明系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0032]圖4是圖示諸如圖1-3的主處理器和二級(jí)處理器的主處理器和二級(jí)處理器之間的示例通信的流程圖。
[0033]圖5圖示了可以由圖1-3的主處理器和二級(jí)處理器所采用的基于消息的對(duì)稱通信協(xié)議的一個(gè)實(shí)施例的消息格式的一個(gè)實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0034]如以上所討論的,監(jiān)視功率電路/電源的操作參數(shù)以及控制輸入/輸出(I/O)和/或反饋電路(諸如脈沖寬度調(diào)制(PWM)電路)出現(xiàn)了挑戰(zhàn)并且可能是高成本的,特別是在跨隔離勢(shì)壘時(shí)。當(dāng)使用小型嵌入式微控制器進(jìn)行系統(tǒng)控制時(shí),并沒有為通信和命令接口功能留下許多資源。這在保持?jǐn)?shù)據(jù)完整性的同時(shí)對(duì)消息或幀進(jìn)行處理所需的處理時(shí)間方面出現(xiàn)了挑戰(zhàn)。需要以某個(gè)更新速率進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)被特別關(guān)注。
[0035]更一般地, 申請(qǐng)人:已經(jīng)認(rèn)識(shí)并意識(shí)到,提供一種針對(duì)這種資源有限的設(shè)備的能夠快速、靈活、有效且可靠地通信數(shù)據(jù)而并不消耗過(guò)多的處理資源的通信協(xié)議將是有利的。
[0036]考慮到上文,本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例和實(shí)施方式涉及一種用于隨小型微控制器使用以便在例如照明系統(tǒng)的功率電子系統(tǒng)中執(zhí)行反饋&控制的靈活、有效且可靠的高速通信協(xié)議,并且涉及采用這樣的協(xié)議的系統(tǒng)和方法。[0037]圖1是圖示嵌入式設(shè)備中的主處理器和二級(jí)處理器之間的通信的高階功能框圖。特別地,圖1圖示了包括第一設(shè)備105和第二設(shè)備120的系統(tǒng)100。第一設(shè)備105包括嵌入式主處理器110,而第二設(shè)備120則包括嵌入式二級(jí)處理器156。主處理器110和二級(jí)處理器156跨接口 130互相通信。
[0038]在一些有利實(shí)施例中,主處理器110和二級(jí)處理器156均為小型且廉價(jià)的設(shè)備,它們執(zhí)行多種功能而使得它們用于通信和命令接口功能的資源有限。在一些實(shí)施例中,主處理器110和二級(jí)處理器156可能需要在指定時(shí)間間隔內(nèi)傳輸某個(gè)數(shù)量的數(shù)據(jù)以支持第一設(shè)備105和第二設(shè)備120的交互操作需求。此外,在一些實(shí)施例中,接口 130可能是稍顯帶寬受限的,例如在接口 130在第一設(shè)備105和第二設(shè)備120之間提供電流隔離勢(shì)壘時(shí)。
[0039]因此,如以下將更為詳細(xì)描述的,主處理器110和二級(jí)處理器156可以根據(jù)基于消息的對(duì)稱通信協(xié)議互相通信,該協(xié)議表現(xiàn)出了所期望程度的速度、可靠性和靈活性。以下將以照明系統(tǒng)為背景對(duì)這樣的基于消息的通信協(xié)議的示例實(shí)施例以及可以采用這樣的基于消息的通信協(xié)議的示例系統(tǒng)和方法進(jìn)行描述。該特定背景具有可以從這樣的基于消息的對(duì)稱通信協(xié)議獲益的某些通信要求,并且因此使用該背景作為具體示例將清楚地說(shuō)明該協(xié)議的各個(gè)方面和好處。然而,應(yīng)當(dāng)理解并意識(shí)到的是,以下所描述的基于消息的對(duì)稱通信協(xié)議具有可應(yīng)用性并且可以在不同于照明系統(tǒng)的背景中得以采用。
[0040]圖2是可以采用基于消息的對(duì)稱通信協(xié)議的照明系統(tǒng)200的一個(gè)實(shí)施例的功能框圖。照明系統(tǒng)200包括主處理器210、照明單元220和光學(xué)隔離器230。照明單元220包括照明驅(qū)動(dòng)器240和照明模塊250。照明模塊250包括第一和第二 LED負(fù)載252-1和252-2、一個(gè)或多個(gè)傳感器254、二級(jí)處理器256和反饋電路258。第一和第二 LED負(fù)載252-1和252-2均包括一個(gè)或多個(gè)LED,例如互相串聯(lián)連接并且被稱作LED串的多個(gè)LED。第一和第二 LED負(fù)載252-1和252-2可以均包括一個(gè)或多個(gè)LED串。
[0041]在操作中,照明驅(qū)動(dòng)器240被配置為向包括第一和第二 LED負(fù)載252-1和252_2的照明模塊250進(jìn)行供電。特別地,照明驅(qū)動(dòng)器240向第一和第二 LED負(fù)載252-1和252-2提供輸出電流以在所期望的操作點(diǎn)驅(qū)動(dòng)其中所包括的LED而使得照明模塊250提供所期望的光輸出。在一些實(shí)施例中,照明驅(qū)動(dòng)器240可以對(duì)反饋電路258所提供的反饋信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)以控制提供至第一和第二 LED負(fù)載252-1和252-2的輸出電流。
[0042](多個(gè))傳感器254感應(yīng)照明模塊250的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù),并且將該所感應(yīng)數(shù)據(jù)提供至二級(jí)處理器256。這樣的(多個(gè))操作參數(shù)可以包括提供至第一和第二 LED負(fù)載252-1和252-2中的每一個(gè)的電流和/或電壓,和/或照明模塊250的操作溫度。在一些實(shí)施方式中,(多個(gè))傳感器254包括一個(gè)或多個(gè)用于將所測(cè)量數(shù)值(例如,電流、電壓或溫度)轉(zhuǎn)換為可以被二級(jí)處理器256所處理的數(shù)字感應(yīng)數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。
[0043]反饋電路258向照明驅(qū)動(dòng)器240提供反饋信號(hào),該反饋信號(hào)可以被照明驅(qū)動(dòng)器240用來(lái)調(diào)節(jié)提供至第一和第二 LED負(fù)載252-1和252-2的輸出電流。在一些實(shí)施例中,反饋電路258可以從二級(jí)處理器256接收控制信號(hào),其根據(jù)該控制信號(hào)生成反饋信號(hào)。在一些實(shí)施例中,反饋電路258可以包括為照明驅(qū)動(dòng)器240的脈沖寬度調(diào)制器提供脈沖寬度調(diào)制數(shù)值的比例積分器(PI)反饋電路,以調(diào)節(jié)照明驅(qū)動(dòng)器240提供至第一和第二 LED負(fù)載252-1和252-2的輸出電流。
[0044]二級(jí)處理器256還與主處理器210進(jìn)行通信以接收命令,二級(jí)處理器256執(zhí)行該命令以控制照明單元240特別是照明模塊250的一個(gè)或多個(gè)操作。例如,二級(jí)處理器256可以從主處理器210接收一個(gè)或多個(gè)命令以感應(yīng)用于照明單元240的某些操作參數(shù)的數(shù)據(jù)并且將該所感應(yīng)的數(shù)據(jù)提供至主處理器210。響應(yīng)于感應(yīng)數(shù)據(jù)和/或來(lái)自主處理器210的一個(gè)或多個(gè)命令,二級(jí)處理器256可以對(duì)反饋電路256的參數(shù)進(jìn)行控制以調(diào)節(jié)提供至照明驅(qū)動(dòng)器240的反饋信號(hào),由此還影響到照明驅(qū)動(dòng)器240提供至第一和第二 LED負(fù)載252-1和252-2的輸出電流。
[0045]在一些實(shí)施例中,照明驅(qū)動(dòng)器240可以與照明模塊250電流隔離。例如,照明驅(qū)動(dòng)器240可以經(jīng)由隔離變壓器將其輸出電流提供至照明模塊250,并且照明模塊250可以經(jīng)由第二光學(xué)隔離器將其反饋信號(hào)提供至照明驅(qū)動(dòng)器。
[0046]光學(xué)隔離器230在主處理器210和二級(jí)處理器256之間提供接口。光學(xué)隔離器230允許主處理器210和二級(jí)處理器256之間進(jìn)行通信,同時(shí)還使得主處理器210和照明模塊250互相電流隔離。主處理器210和二級(jí)處理器256可以經(jīng)由光學(xué)隔離器230互相通信以交換命令、響應(yīng)和數(shù)據(jù)。有利地,主處理器210根據(jù)基于消息的對(duì)稱通信協(xié)議與二級(jí)處理器256進(jìn)行通信,該協(xié)議表現(xiàn)出所期望程度的速度、可靠性和靈活性。以下將更為詳細(xì)地對(duì)這樣的基于消息的通信協(xié)議的示例以及可以采用這樣的基于消息的通信協(xié)議的示例系統(tǒng)和方法進(jìn)行描述。經(jīng)由該通信協(xié)議,主處理器210與二級(jí)處理器256協(xié)作以感應(yīng)并調(diào)節(jié)照明單元220的操作參數(shù)。
[0047]雖然圖2圖示了其中照明單元220為基于LED的照明單元的實(shí)施例,但是在其它實(shí)施例中,照明單元220可以采用其它光源,包括白熾源(例如,燈絲燈、鹵素?zé)?、熒光源、磷光源、高強(qiáng)度放電源(例如,鈉蒸汽、水銀蒸汽和金屬鹵化物燈)、激光、其它類型的電致發(fā)光源、火致發(fā)光源(例如,火焰)、燭光發(fā)光源(例如,汽燈罩、碳弧輻射源)、光致發(fā)光源(例如,氣體放電源)、使用電子飽和的陰極發(fā)光源、電流發(fā)光源、晶體發(fā)光源、顯像管發(fā)光源、熱發(fā)光源、摩擦發(fā)光源、聲致發(fā)光源、輻射發(fā)光源和發(fā)光聚合物,但并不局限于此。在這些實(shí)施例中的一些實(shí)施例中,可能并不需要主處理器和照明模塊250之間的電流隔離。在那些實(shí)施例中,光學(xué)隔離器230可以被省略,并且主處理器210和二級(jí)處理器256可以直接連接在一起以便進(jìn)行通信。
[0048]雖然圖2圖示了僅一個(gè)照明單元220的實(shí)施例,但是在其它實(shí)施例中,照明系統(tǒng)200可以包括多個(gè)照明單元220,其中每一個(gè)根據(jù)如以下所描述的基于消息的對(duì)稱通信協(xié)議與主處理器210進(jìn)行通信。
[0049]圖3是照明系統(tǒng)300的一個(gè)實(shí)施例的示意圖,該照明系統(tǒng)300可以為照明系統(tǒng)200的一個(gè)示例。照明系統(tǒng)300包括主處理器310、照明單元320和第一光學(xué)隔離器330。照明單元320包括照明驅(qū)動(dòng)器340和照明模塊350。照明模塊350包括第一和第二 LED負(fù)載352-1和352-2、一個(gè)或多個(gè)傳感器354、二級(jí)處理器356和反饋電路358。第一和第二 LED負(fù)載352-1和352-2均包括一個(gè)或多個(gè)LED,例如互相串聯(lián)連接并且被稱作LED串的多個(gè)LED。第一和第二 LED負(fù)載352-1和352-2可以均包括一個(gè)或多個(gè)LED串。
[0050]在操作中,照明驅(qū)動(dòng)器340被配置為向包括第一和第二 LED負(fù)載352-1和352_2的照明模塊350進(jìn)行供電。特別地,照明驅(qū)動(dòng)器340向第一和第二 LED負(fù)載352-1和352-2提供輸出電流以在所期望的操作點(diǎn)驅(qū)動(dòng)其中所包括的LED而使得照明模塊350提供所期望的照明輸出。在一些實(shí)施例中,照明驅(qū)動(dòng)器340可以對(duì)反饋電路358所提供的反饋信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)以控制提供至第一和第二 LED負(fù)載352-1和352-2的輸出電流。在照明單元300中,照明驅(qū)動(dòng)器340經(jīng)由隔離變壓器322向第一和第二 LED負(fù)載352-1和352-2提供輸出電流以在照明驅(qū)動(dòng)器340和照明模塊350之間提供電流隔離。
[0051](多個(gè))傳感器354感應(yīng)照明模塊350的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù),并且將該所感應(yīng)數(shù)據(jù)提供至二級(jí)處理器356。這樣的(多個(gè))操作參數(shù)可以包括提供至第一和第二 LED負(fù)載352-1和352-2中的每一個(gè)的電流和/或電壓,和/或照明模塊350的操作溫度。
[0052]在一些實(shí)施方式中,(多個(gè))傳感器354包括一個(gè)或多個(gè)用于將所測(cè)量數(shù)值(例如,電流、電壓或溫度)轉(zhuǎn)換為可以被二級(jí)處理器356所處理的數(shù)字感應(yīng)數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。在一些實(shí)施例中,ADC可以是SRM8S903K ADC。在一些實(shí)施例中,ADC可以以2.33 μ sec執(zhí)行ADC轉(zhuǎn)換。當(dāng)利用5伏電源進(jìn)行供電并且時(shí)鐘為6MHz時(shí)。在那種情況下,在一些實(shí)施例中,每個(gè)ADC能夠以10 μ sec讀取ADC數(shù)值并且將相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器空間中。在那種情況下,在一些實(shí)施例中,二級(jí)處理器356需要另外的10μ sec以處理所接收的消息,并且在最差情況下具有5 μ sec的設(shè)置延時(shí),這合計(jì)達(dá)到用于處理數(shù)據(jù)有效載荷(data payload)的總時(shí)間段50 μ sec,從而滿足在200 μ sec中連續(xù)傳輸數(shù)據(jù)有效載荷的要求。
[0053]反饋電路358向照明驅(qū)動(dòng)器340提供反饋信號(hào),照明驅(qū)動(dòng)器340能夠利用該反饋信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)其提供至第一和第二 LED負(fù)載352-1和352-2的輸出電流。在一些實(shí)施例中,反饋電路358可以從二級(jí)處理器356接收控制信號(hào),其根據(jù)該控制信號(hào)生成反饋信號(hào)。在一些實(shí)施例中,反饋電路358可以包括比例積分器(PI)反饋電路,其為照明驅(qū)動(dòng)器340(其可以包括控制器342以及開關(guān)設(shè)備344-1和/或344-2)的脈沖寬度調(diào)制器提供脈沖寬度調(diào)制數(shù)值,以調(diào)節(jié)照明驅(qū)動(dòng)器340提供至第一和第二 LED負(fù)載352-1和352-2的輸出電流。在照明單元300中,照明驅(qū)動(dòng)器340經(jīng)由隔離變壓器322向第一和第二 LED負(fù)載352-1和352-2提供輸出電流以在照明驅(qū)動(dòng)器340和照明模塊350之間提供電流隔離。在照明單元300中,反饋電路358經(jīng)由第二光學(xué)隔離器324將其反饋信號(hào)提供至照明驅(qū)動(dòng)器以在照明驅(qū)動(dòng)器340和照明模塊350之間提供電流隔離。
[0054]第二處理器356還與主處理器310進(jìn)行通信以接收命令,二級(jí)處理器356執(zhí)行該命令以控制照明單元340特別是照明模塊350的一個(gè)或多個(gè)操作。例如,二級(jí)處理器356可以從主處理器356接收一個(gè)或多個(gè)命令以感應(yīng)照明單元340的某些操作參數(shù)的數(shù)據(jù),并且將該感應(yīng)數(shù)據(jù)提供至主處理器310。響應(yīng)于所感應(yīng)數(shù)據(jù)和/或來(lái)自主處理器310的一個(gè)或多個(gè)命令,二級(jí)處理器356可以控制反饋電路358的參數(shù)以調(diào)節(jié)提供至照明驅(qū)動(dòng)器340的反饋信號(hào),由此還影響由照明驅(qū)動(dòng)器340提供至第一和第二 LED負(fù)載352-1和352-2的輸出電流。
[0055]光學(xué)隔離器330在主處理器310和二級(jí)處理器356之間提供接口。光學(xué)隔離器330允許主處理器310和二級(jí)處理器356之間的通信,同時(shí)還使得主處理器310和照明模塊350互相電流隔離。主處理器310和二級(jí)處理器356可以經(jīng)由光學(xué)隔離器330互相通信以交換命令、響應(yīng)和數(shù)據(jù)。有利地,主處理器310根據(jù)基于消息的對(duì)稱通信協(xié)議與二級(jí)處理器356進(jìn)行通信,該協(xié)議表現(xiàn)出所期望程度的速度、可靠性和靈活性。這樣的基于消息的通信協(xié)議的示例實(shí)施例將在以下更為詳細(xì)地進(jìn)行描述。經(jīng)由該通信協(xié)議,主處理器310與二級(jí)處理器356進(jìn)行協(xié)作以感應(yīng)并調(diào)節(jié)照明單元320的操作參數(shù)。[0056]在示例實(shí)施例中,主處理器310和二級(jí)處理器356均可以包括通用同步接收器/傳送器(UART)以便互相進(jìn)行通信。在有利的布置中,該信號(hào)為能夠利用支持高達(dá)500kbps的數(shù)據(jù)傳輸和接收速度的正常UART進(jìn)行處理的串行流。在示例實(shí)施例中,假設(shè)照明系統(tǒng)300具有在200 μ sec內(nèi)連續(xù)傳輸數(shù)據(jù)有效載荷的要求,則500kbps的數(shù)據(jù)速率隱含了最大消息長(zhǎng)度為10字節(jié)(假設(shè)每個(gè)8位字節(jié)包括一個(gè)開始位和一個(gè)停止位)。此外,有利的是,主處理器310和二級(jí)處理器356之間包括例如光學(xué)隔離器330的物理接口能夠支持被隔離的IMbps的緩沖數(shù)據(jù)傳輸速率以分別針對(duì)主處理器310和二級(jí)處理器356的管腳處的過(guò)度失真進(jìn)行保護(hù)。
[0057]在那種情況下,在一些實(shí)施例中,主處理器310和二級(jí)處理器356之間的通信的物理通信設(shè)置可以如以下表1所定義:
[0058]表1
[0059]
【權(quán)利要求】
1.一種系統(tǒng)(100,200,300),包括: 照明單元(120,320,320),包括: 照明驅(qū)動(dòng)器(240,340),和 由所述照明驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行供電的照明模塊(250,350),所述照明模塊包括: 一個(gè)或多個(gè)光源(252-1/252-2,352-1/352-2), 用于感應(yīng)指示所述照明模塊的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)的數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)傳感器(254,354),和 被配置為接收指示所述照明模塊的所述一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)的所感應(yīng)數(shù)據(jù)的二級(jí)處理器(156,256,356); 光學(xué)隔離器(220,320);和主處理器(110,210,310),其被配置為監(jiān)視所述照明模塊的所述一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù),其中所述主處理器和所述二級(jí)處理器根據(jù)基于消息的通信協(xié)議而經(jīng)由所述光學(xué)隔離器互相進(jìn)行通信,其中在所述主處理器和所述二級(jí)處理器之間傳輸?shù)拿總€(gè)消息具有相同的消息格式(500)并且包括命令字段(530)和響應(yīng)字段(550),其中所述響應(yīng)字段被提供用于指示針對(duì)命令的響應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)(100,200,300),其中每個(gè)消息進(jìn)一步包括: 幀開頭字段(510); 幀結(jié)尾字段(580); 消息長(zhǎng)度字段(520);和 循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)位,其用于除了所述CRC位自身以及所述幀開頭字段、所述幀結(jié)尾字段和所述消息長(zhǎng)度字段之外的消息整體平衡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)(100,200,300),其中所述一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)包括提供至所述一個(gè)或多個(gè)光源中的至少一個(gè)光源的電流,提供至所述一個(gè)或多個(gè)光源中的至少一個(gè)光源的電壓,和所述照明模塊的操作溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的系統(tǒng)(100,200,300),其中所述一個(gè)或多個(gè)光源包括至少兩個(gè)光源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)(100,200,300),其中所述命令字段包括從允許命令集合中選擇的命令,其中所述允許命令集合包括:將所述二級(jí)處理器的狀態(tài)設(shè)置為指定狀態(tài)集合中的一個(gè)狀態(tài);從所述二級(jí)處理器請(qǐng)求指示所述照明模塊是否準(zhǔn)備進(jìn)行操作的確認(rèn);設(shè)置所述照明單元中所包括的脈沖寬度調(diào)制器(342/344-1/344-2)的脈沖寬度調(diào)制數(shù)值;和請(qǐng)求所述二級(jí)處理器傳輸從指定感應(yīng)數(shù)據(jù)集合的群組中選擇的感應(yīng)數(shù)據(jù)集合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)(100,200,300),其中所述允許命令集合進(jìn)一步包括將所述照明模塊設(shè)置為演示模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)(100,200,300),其中所述指定狀態(tài)集合包括活動(dòng)狀態(tài)、待機(jī)狀態(tài)、重置狀態(tài)、關(guān)機(jī)狀態(tài)和僅電流監(jiān)視狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)(100,200,300),其中所述一個(gè)或多個(gè)光源至少包括第一光源和第二光源,并且其中所述指定感應(yīng)數(shù)據(jù)集合包括:應(yīng)用于所述第一光源和所述第二光源的第一電流和第二電流;應(yīng)用于所述第一光源和所述第二光源的所述第一電流和第二電流和應(yīng)用于所述第一光源的第一電壓;應(yīng)用于所述第一光源和所述第二光源的所述第一電流和所述第二電流和應(yīng)用于所述第二光源的第二電壓;應(yīng)用于所述第一光源和所述第二光源的所述第一電流和所述第二電流和所述照明模塊的溫度;以及應(yīng)用于所述第一光源和所述第二光源的所述第一電流和所述第二電流和所述照明單元中所包括的脈沖寬度調(diào)制器(342/344-1/344-2)的脈沖寬度調(diào)制數(shù)值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)(100,200,300),其中所述消息格式為: [SOF/MSGL]-[CMD/RESP]-([DATA(O)]…[DATA(x)]}-[CRC2]-[(CRC1/2)/EOF],其中: SOF指示所述消息的開頭,MSGL指示所述消息的長(zhǎng)度,CMD指示具體命令,RESP指示具體預(yù)期響應(yīng),DATA指示與所指定命令或響應(yīng)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù),CRC2指示所述消息的16位循環(huán)冗余校驗(yàn)數(shù)值的低8位,CRC1/2指示所述消息的所述16位循環(huán)冗余校驗(yàn)數(shù)值的高8位的一半,并且EOF指示所述消息的結(jié)尾。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)(100,200,300),其中所述照明單元進(jìn)一步包括用于調(diào)節(jié)所述照明驅(qū)動(dòng)器的輸出水平的脈沖寬度調(diào)制器(342/344-1/344-2),其中所述一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)包括所述脈沖寬度調(diào)制器的脈沖寬度調(diào)制數(shù)值。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng),其中所述照明單元進(jìn)一步包括第二光學(xué)隔離器(324),其被配置為從所述照明模塊向所述照明驅(qū)動(dòng)器提供反饋信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng),其中所述二級(jí)處理器和所述主處理器均包括通用異步接收器/傳送器以便互相進(jìn)行通信。
13.一種方法(400),包括: 在被嵌入于照明模塊(250,350)中的二級(jí)處理器(156,256,356)處,從主處理器(210,310)接收(410)根據(jù)基于消息的通信協(xié)議進(jìn)行傳輸?shù)牡谝幌?,所述照明模塊包括一個(gè)或多個(gè)光源(252-1/252-2,352-1/352-2),其中所述主處理器和所述二級(jí)處理器之間傳輸?shù)拿總€(gè)消息具有相同的消息格式(500)并且包括命令字段(530)和響應(yīng)字段(550),其中所述響應(yīng)字段被提供用于指示針對(duì)命令的響應(yīng); 響應(yīng)于所述第一消息的所述命令字段中所包括的第一命令,在所述照明模塊處執(zhí)行(410)第一操作; 根據(jù)所述基于消息的通信協(xié)議從所述二級(jí)處理器向主處理器發(fā)送(430)第二消息,其中所述第二消息在所述響應(yīng)字段中包括針對(duì)在所述第一消息中所接收的所述第一命令的第一響應(yīng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法(400),其中所述第一命令包括請(qǐng)求所述二級(jí)處理器向所述主處理器發(fā)送在所述照明模塊處感應(yīng)的指示所述照明模塊的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)的所選擇數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法(400),其中在所述照明模塊處執(zhí)行所述第一操作包括感應(yīng)所選擇數(shù)據(jù)并且其中所述第二消息進(jìn)一步包括該所選擇數(shù)據(jù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的方法(400),其中所述消息格式為: [SOF/MSGL]-[CMD/RESP]-([DATA(O)]…[DATA(x)]}-[CRC2]-[(CRC1/2)/EOF],其中: SOF指示所述消息的開頭,MSGL指示所述消息的長(zhǎng)度,CMD指示具體命令,RESP指示具體預(yù)期響應(yīng),DATA指示與所指定命令或響應(yīng)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù),CRC2指示所述消息的16位循環(huán)冗余校驗(yàn)數(shù)值的低8位,CRC1/2指示所述消息的所述16位循環(huán)冗余校驗(yàn)數(shù)值的高8位的一半,并且EOF指示所述消息的結(jié)尾。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的方法(400),其中所述命令從允許命令集合中選擇,其中所述允許命令集合包括:將所述二級(jí)處理器的狀態(tài)設(shè)置為指定狀態(tài)集合中的一個(gè)狀態(tài);從所述二級(jí)處理器請(qǐng)求指示所述照明模塊是否準(zhǔn)備進(jìn)行操作的確認(rèn);設(shè)置用于調(diào)節(jié)提供至所述照明模塊的電流所采用的脈沖寬度調(diào)制器的脈沖寬度調(diào)制數(shù)值;和請(qǐng)求所述二級(jí)處理器傳輸從指定感應(yīng)數(shù)據(jù)集合的群組中選擇的感應(yīng)數(shù)據(jù)集合。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法(400),其中所述指定狀態(tài)集合包括活動(dòng)狀態(tài)、待機(jī)狀態(tài)、重置狀態(tài)、關(guān)機(jī)狀態(tài)和僅電流監(jiān)視狀態(tài)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的方法(400),其中所述一個(gè)或多個(gè)光源至少包括第一光源和第二光源,并且其中所述指定感應(yīng)數(shù)據(jù)集合包括:應(yīng)用于所述第一光源和所述第二光源的第一電流和第二電流;應(yīng)用于所述第一光源和所述第二光源的所述電流和應(yīng)用于所述第一光源的第一電壓;應(yīng)用于所述第一光源和所述第二光源的所述第一電流和所述第二電流和應(yīng)用于所述第二光源的第二電壓;應(yīng)用于所述第一光源和所述第二光源的所述電流和所述照明模塊的溫度;以及應(yīng)用于所述第一光源和所述第二光源的所述第一電流和所述第二電流和用于調(diào)節(jié)所述第一電流和所述第二電流的脈沖寬度調(diào)制器(342/344-1/344-2)的脈沖寬度調(diào)制數(shù)值。
20.根據(jù)權(quán)利要求13的方法(400),其中所述第一消息進(jìn)一步包括: 幀開頭字段(510); 幀結(jié)尾字段(580) ; 消息長(zhǎng)度字段(520);和 循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)位,其用于除了所述CRC位自身以及所述幀開頭字段、所述幀結(jié)尾字段和所述消息長(zhǎng)度字段之外的消息整體平衡。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK103999550SQ201280052899
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月28日
【發(fā)明者】N·希拉斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司