基于MQTT协议的DALI照明扩展系统设计与实现

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DALI(Digital Addressable Lighting Interface,数字可寻址照明接口)作为照明行业的主流协议,凭借其简捷方便的控制方式、专业细致的照明效果等优点,在照明控制领域取得了广泛的应用。然而,DALI系统受灯具容量的限制,制约了DALI照明系统的应用范围。通过对多个DALI系统进行组网是提高系统容量、满足大范围照明需求的一种有效途径。本文提出了基于MQTT协议的消息发布/订阅机制实现多个DALI照明系统组网的方法,通过多个DALI网关订阅同一主题,实现从APP端到多个DALI系统的组网与控制;通过网关之间的订阅和发布,实现多个DALI系统之间的互操作。本文的主要工作总结如下:  (1)针对DALI系统在实际应用中存在灯具容量受限的问题和远程控制的需求,通过对建立直接TCP连接的组网方式和基于发布/订阅模型的组网方式的优缺点进行分析比较,提出了基于发布/订阅模型的MQTT通信实现多个DALI系统扩展的方案。  (2)分析了在MQTT通信方式下,通过采用多个DALI子系统订阅同一主题,实现APP对扩展系统进行单播控制、分组控制、广播控制的方法,以及DALI子系统通过相互订阅对方主题的方式进行互操作,实现子系统之间的关联控制,并制定了具体的实现方法。  (3)完成了DALI网关设备的开发,确定了硬件部分以EMW3165低功耗无线模块为核心的设计方案。完成了电源电路、DALI接口电路等硬件设计;在移植了MICO操作系统的基础上,完成了曼彻斯特编解码等底层驱动程序设计,以及网关注册、发布/订阅等应用层任务的程序设计。  (4)在APIcloud开发环境下,根据MICO提供的模块及接口函数,结合JS+HTML+CSS开发语言,完成了APP的开发。实现用户/网关的云端注册及接入、用户和网关的绑定以及用户和网关的实时远程通信等功能。  (5)通过示波器观察DALI接口数据帧以及MQTT通信测试软件接收网关发送的数据包的方法,检验了网关数据传输的正确性和通信的完备性。利用搭建的测试平台,验证了通过APP实现DALI扩展系统的主题发布、订阅以及控制的各项功能,同时通过DALI子系统之间相互订阅设置,对互操作性也进行了测试。结果表明,DALI扩展系统组网灵活,扩展性强,具有应用和参考价值。
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