注意 : この日本語版文書は参考資料としてご利用ください 最新情報は必ずオリジナルの英語版をご参照願います AN465 DALI (Digitally Addressable Lighting Interface) 通信 著者 : Shaima Husain Microchip Technology Inc. DALI (Digitally Addressable Lighting Interface) は 主に商業および産業照明の分野で消費電力の増大を解消するためにヨーロッパで採用が進んでいる標準規格の つです DALI は IEC 6099 の一部として規格化されており 特に調光可能な蛍光灯バラストのデジタル制御について定義しています DALI に対応したバラストは 一般的な磁気バラストに比べ少ない消費電力での動作が可能です DALI に準拠した製品の開発は 998 年頃に始まりました DALI は 線式シリアルバスで構成され DALI 専用の電源が必要です マスタはマンチェスタ符号化した 6 ビットのデータパケットを送信し バラストはマンチェスタ符号化した 8 ビットのデータパケットで応答します マルチマスタ構成が可能で つのマスタが同じバラストを共有できます つのインターフェイスラインには 64 個のチャンネル ( アドレス ) を利用してバラストを接続できます つの DALI バスには最大 6 グループを設定でき 6 種類のシーンを利用できます DALI プロトコルにはエラーチェックの機能はありません このアプリケーションノートでは DALI 通信の電気的仕様 タイミング パケットフォーマット マンチェスタ符号化 / 復号化についての説明を含め 制御デバイスと制御ギアの基本的な通信について説明します 用語 制御ギア : バラストまたはセンサ / レシーバ 制御デバイス : コントローラ / トランスミッタ Forward フレーム : 制御デバイスから制御ギアへ送信するパケット Backward フレーム : 制御ギアから制御デバイスへ送信する応答パケット ショートアドレス : システムにおける個々の制御ギアのアドレス グループアドレス : 制御ギアのグループのアドレス ブロードキャスト : 全ての制御ギアを一斉にアドレス指定するためのアドレス Direct Arc Power: ランプの調光レベルを直接設定するために 個々のバラストに対してまたはブロードキャストとして全ての制御ギアに対して送信する調光レベル 物理層 トポロジ アナログシステムとは異なり DALI ではハード結線された電源回路制御グループは不要です 個々のバラストに対するアドレス指定とデジタルスイッチングを組み合わせる事により 垂直方向のスイッチ配線を不要にしています DALI は自由なネットワークレイアウトが可能です ( 図 ) デイジーチェーン方式 スター型 マルチドロップのいずれも使えます 複数のトポロジを組み合わせる事もできます 図 : DALI の自由なネットワークレイアウト 04 Microchip Technology Inc. DS0465A_JP - p.
AN465 電気的仕様 DALI の物理的な Low レベル ( アクティブステート ) は インターフェイス電圧が 9.5 V 未満と定義されています DALI の High レベル ( アイドルステート ) はインターフェイス電圧が 9.5 ~.5 V の間と定義されており ほとんどの場合は 6 V を使います 最大システム電流は 50 ma に制限されています 電流制限回路の応答時間は 0 s 未満です インターフェイスに接続する各コンポーネントの最大消費電流は ma です レシーバ側のコネクタに極性はありません 通常 DALI はマイクロコントローラから光学絶縁され データ転送レートは 00 bps です 図 : コネクタ DALI の電気的仕様 DALI インターフェイスには専用のコネクタはありません 一般的なネジ端子または押し込み式の 芯コネクタを使います ( 図 ) 図 : 芯コネクタ ケーブル DALI は転送レートが低いため 特別なケーブルまたはワイヤは必要ありません 標準的な 芯電気ケーブルを使います 多くの照明設備では 一般的に 8 AWG Class ( 単線 ) または Class ( 撚り線 ) ケーブルを使います ケーブルの色は紫が多く 定格電圧は通常 600 V です インターフェイス電源と各システムコンポーネントを接続するケーブル両端での最大電圧降下は V です 点間の最大通信距離は 00 m (984 ft) です DALI 回路 DALI 回路の実装方法に関する仕様または推奨事項はありません 以下の光学絶縁回路は PIC6F947 を DALI バスへ接続するための回路です DS0465A_JP - p. 04 Microchip Technology Inc.
AN465 図 4: 絶縁された通信回路 図 5: DALI BUS 絶縁された通信回路 - 回路図 D4 MM5Z5V +5V Q MMBTA-TP R4 0R 4 U TCLT000 R5 0R DALI TX (Any GPIO) 4 D5 BGX 50A E67 R6.K U TCLT000 4 R7 0K DALI RX (Interrupt Pin) R8 K DALI 電源回路 DALI の電源には 高速な応答時間と高効率の電流制限が必要です 下記の簡単な回路で十分に動作します 図 6: +-V DC 回路 DALI 送信 DALI はマンチェスタ ( バイフェイズ ) 符号化を使ってスタートビットとデータビットを送信します データレートは 00 bps で ±0% の許容誤差があります ビット時間は 8. µs です 最上位ビット (MSb) から順に送信します ( 図 7) Out DALI+ (D) 04 Microchip Technology Inc. DS0465A_JP - p.
AN465 図 7: DALI 送信 Forward フレーム ( 制御デバイスから制御ギアへ ) Forward フレームは 制御デバイスから制御ギアへ送信するパケットです スタートビット ( ビット ) アドレスビット (8 ビット ) データビット (8 ビット ) ストップビット ( ビット ) で構成されます これらのビットは MSb から順に送信されます 図 8: Forward フレーム s = スタートビット 論理 YAAA AAAS = アドレスバイト XXXX XXXX = データバイト I = ストップビット ( アイドルライン ) DS0465A_JP - p.4 04 Microchip Technology Inc.
AN465 アドレスバイト YAAA AAAS のアドレス指定方式 : Y = 0 の場合 個々のショートアドレスを指定します Y = の場合 グループアドレスまたはブロードキャストを指定します Backward フレーム ( 制御ギアから制御デバイスへ ) Backward フレームは 制御ギアから制御デバイスへ返す応答パケットです スタートビット ( ビット ) データビット (8 ビット ) ストップビット ( ビット ) で構成されます これらのビットは MSb から順に送信されます ショートアドレスの場合のアドレスバイト : 0AAA AAAS (0 ~ 6) グループアドレスの場合のアドレスバイト : 00A AAAS (0 ~ 5) ブロードキャストの場合のアドレスバイト : S S = セレクタビット : 0 の場合 データバイトは direct arc power レベル の場合 データバイトはコマンド特殊コマンド : 00 0000 ~ 0 図 9: Backward フレーム s = スタートビット 論理 XXXX XXXX = データバイト I = ストップビット ( アイドルライン ) Backward フレームのデータバイト : 応答フレーム (Backward フレーム ) では 0xFF が Yes を意味します 応答を待っているのにラインがアイドルのままだと 制御ギアからの応答は No だと解釈されます これ以外にも 制御ギアがどのコマンドに応答しているかに応じて各種の値が返されます タイミング 前述の通り DALI のデータ転送レートは 00 bps で ± 0% の許容誤差があります ビット時間の半分の長さは 46.67 s で これを Te で表します Forward パケットの長さは 8 Te すなわち 5.8 ms です Backward フレームの長さは Te すなわち 9.7 ms です 連続する Forward フレームの間隔は Te 以上です Forward フレームから Backward フレームまでの間隔は 7 Te 以上 Te 以下です Backward フレームから Forward フレームまでの間隔は Te 以上です 図 0: フレームのタイミング 04 Microchip Technology Inc. DS0465A_JP - p.5
AN465 マンチェスタ符号化 / 復号化 制御デバイスと制御ギアが送受信するパケットは全てマンチェスタ ( バイフェイズ ) 符号化されたパケットです このパケットを復号化して アドレスとメッセージを処理します Microchip 社の照明用通信ボードは PIC6F947 マイクロコントローラ 絶縁された DALI 通信回路インターフェイス 電源で構成されています 回路図は 補遺 A を参照してください DALI バスからの信号は光カプラで反転されるため 以下の説明は PIC マイクロコントローラから見たマンチェスタ符号化 / 復号化を説明しています マンチェスタ符号は シンボル を立ち下がりエッジ (High から Low への遷移 ) シンボル 0 を立ち上がりエッジ (Low から High への遷移 ) で表現するデジタル符号化フォーマットです High パルスと Low パルスはどちらも同じ幅で ビット時間の半分です 図 : マンチェスタ符号化によるビット表現 bit-time 0 マンチェスタ符号化 出力メッセージは Timer を使って符号化し パケットは RC5 ピンを使って送信します Timer を使って Te (46.67 µs) ごとに割り込みを生成します Te はビット時間の半分に等しく このタイミングで信号の位相を変化させます 例えばビット を送信する場合はビット時間の前半を として 割り込みと同時に信号を反転させます ( ビット 0 を送信する場合はその反対です ) このようにしてマンチェスタ符号化して出力されたパケットは 制御デバイスが送信した場合は制御ギアが復号化し 制御ギアが制御デバイスへの応答として送信した場合は制御デバイスが復号化します 図 : マンチェスタ符号化 CLK IDLE 0 0 0 0 IDLE Signal Manchester encoded DS0465A_JP - p.6 04 Microchip Technology Inc.
AN465 サンプルコード 例 : void TransmitFrame(void) static uint8_t bitcount = 0; if (TxFlag.TransmitMode && TE_TMR_INT_ENABLE) switch (makeframe) case start:...... break; case alldata: if (TxFlag.Secondhalf) DATA_OUT ^= ; TxFlag.Secondhalf = CLEAR; bitcount++; if (bitcount > 5) makeframe=stop; bitcount = 0; else if (FwdFrame.Word & 0x8000) DATA_OUT = DALI_LO; else DATA_OUT=DALI_HI; FwdFrame.Word <<= ; TxFlag.Secondhalf = SET; makeframe=alldata; break; case stop:...... break;...... 04 Microchip Technology Inc. DS0465A_JP - p.7
AN465 マンチェスタ復号化 マンチェスタ復号化は マンチェスタ符号化よりも複雑です 受信が始まると レシーバ ( 制御ギアまたは制御デバイス ) はパケット ( ビットのスタートビット 8 ビットまたは 6 ビットのデータ ビット以上のアイドル状態で示されるストップビットにより構成 ) が完全に受信された事を確認します 復号化は PIC6F947 の外部割り込みピン RB0 を使って行います 入力信号 の位相が変化するたびにこのピンを使って割り込みを生成します また Timer を使ってビット時間の /4 の期間ごとに割り込みを生成し この割り込みに合わせて値を計測してビットが 0 か かを判定します Timer はビット時間の中央で外部割り込みが発生するとリセットと再読み込みされ これでドリフトによるエラーを防いでいます 図 : マンチェスタ復号化 0 0 0 Manchester encoded ¾ bit-time ¾ bit-time ¾ bit-time ¾ bit-time Manchester decoded 0 0 0 DS0465A_JP - p.8 04 Microchip Technology Inc.
AN465 サンプルコード 例 : void ReceiveFrame(void) static uint6_t count = 0; static uint6_t HalfBitTime=0; static uint6_t LoadHalfBitTime=0; if (RxFlag.ReceiveMode) switch (makeframe) case start:...... break; case address: if (count <= 7) if (TE_TMR_INT_ENABLE && TE_TMR_INT_FLAG) TE_TMR_INT_FLAG = CLEAR; TE_TMR_ON=CLEAR; receivebuff <<= ; if (DATA_IN_INT== DALI_LO) SET_INT_FALLING_EDGE(); receivebuff = 0x0; else SET_INT_RISING_EDGE(); TE_TMR_INT_ENABLE = CLEAR; TE_TMR_ON = CLEAR; EDGE_INT_ENABLE= SET; else if (EDGE_INT_ENABLE) EDGE_INT_ENABLE = CLEAR; TE_TMR_INT_ENABLE = SET; TE_TMR_VALUE = TMRLoadVal; TE_TMR_ON = SET; count++; else RxFlag.Error = SET; RxFlag.ListenMode = SET; break; if (count <= 7) makeframe = address; else count = 0; makeframe = data; EDGE_INT_ENABLE = CLEAR; EDGE_INT_FLAG = CLEAR; TE_TMR_INT_ENABLE = SET; TE_TMR_VALUE = TMRLoadVal; TE_TMR_ON = SET; FwdFrame.Byte.Address = receivebuff; receivebuff = CLEAR; break;...... 04 Microchip Technology Inc. DS0465A_JP - p.9
AN465 まとめ 本書で取り上げた DALI 回路はシンプルな電源 PIC6F947 と C コードで実装したマンチェスタ符号化 / 復号化通信を使い 制御デバイスと制御ギアに DALI コミッショニングおよびコマンドを実装する強力な基盤として使えます 参考文献 : [] International Standard CEI IEC 6099, Third edition 006-0 [] International Standard IEC 686-0, Edition.0 009-06 [] International Standard IEC 686-0, Edition.0 009-06 DS0465A_JP - p.0 04 Microchip Technology Inc.
AN465 補遺 A 図 4: DALI 回路図 LOOP IN LOOP IN J TX+ TX- RX+ RX- GND GND TX+ TX- RX+ RX- GND GND B B B B4 B5 B6 B7 B8 A A A A4 A5 A6 A7 A8 RJSSE-5080-0 DALI Bus TB J6 ED0/DS EDSTL0/0 ED0/DS EDSTL0/0 J POWER LOOP J D SS-TP SUPPLY POWER Polarized DALI OUT SDO/RC5 57 9 5 P R 0R 4 6 8 0 4 6 INT/RB0 DALI IN +5V DALI LIMITED CURRENT SUPPLY Q R PZTA 0R W R D K /4W BAV99-7-F D4 MM5Z5V D5 BGX 50A E67 R6.K 4 U TCLT000 +5V R7 0K Q MMBTA-TP INT/RB0 DALI IN J4 J5 4 R4 0R U R5 SDO/RC5 0R TCLT000 R8 K DALI OUT 4 TB J9 04 Microchip Technology Inc. DS0465A_JP - p.
AN465 NOTES: DS0465A_JP - p. 04 Microchip Technology Inc.
Microchip 社製デバイスのコード保護機能に関して以下の点にご注意ください Microchip 社製品は 該当する Microchip 社データシートに記載の仕様を満たしています Microchip 社では 通常の条件ならびに仕様に従って使用した場合 Microchip 社製品のセキュリティレベルは 現在市場に流通している同種製品の中でも最も高度であると考えています しかし コード保護機能を解除するための不正かつ違法な方法が存在する事もまた事実です 弊社の理解では こうした手法は Microchip 社データシートにある動作仕様書以外の方法で Microchip 社製品を使用する事になります このような行為は知的所有権の侵害に該当する可能性が非常に高いと言えます Microchip 社は コードの保全性に懸念を抱いているお客様と連携し 対応策に取り組んでいきます Microchip 社を含む全ての半導体メーカーで 自社のコードのセキュリティを完全に保証できる企業はありません コード保護機能とは Microchip 社が製品を 解読不能 として保証するものではありません コード保護機能は常に進歩しています Microchip 社では 常に製品のコード保護機能の改善に取り組んでいます Microchip 社のコード保護機能の侵害は デジタルミレニアム著作権法に違反します そのような行為によってソフトウェアまたはその他の著作物に不正なアクセスを受けた場合 デジタルミレニアム著作権法の定めるところにより損害賠償訴訟を起こす権利があります 本書に記載されているデバイスアプリケーション等に関する情報は ユーザの便宜のためにのみ提供されているものであり 更新によって無効とされる事があります お客様のアプリケーションが仕様を満たす事を保証する責任は お客様にあります Microchip 社は 明示的 暗黙的 書面 口頭 法定のいずれであるかを問わず 本書に記載されている情報に関して 状態 品質 性能 商品性 特定目的への適合性をはじめとする いかなる類の表明も保証も行いません Microchip 社は 本書の情報およびその使用に起因する一切の責任を否認します 生命維持装置あるいは生命安全用途に Microchip 社の製品を使用する事は全て購入者のリスクとし また購入者はこれによって発生したあらゆる損害 クレーム 訴訟 費用に関して Microchip 社は擁護され 免責され 損害を受けない事に同意するものとします 暗黙的あるいは明示的を問わず Microchip 社が知的財産権を保有しているライセンスは一切譲渡されません 商標 Microchip 社の名称とロゴ Microchip ロゴ dspic FlashFlex KEELOQ KEELOQ ロゴ MPLAB PIC PICmicro PICSTART PIC ロゴ rfpic SST SST ロゴ SuperFlash UNI/O は 米国およびその他の国におけるMicrochip Technology Incorporated の登録商標です FilterLab Hampshire HI-TECH C Linear Active Thermistor MTP SEEVAL Embedded Control Solutions Company は 米国におけるMicrochip Technology Incorporatedの登録商標です Silicon Storage Technology は 他の国における Microchip Technology Inc. の登録商標です Analog-for-the-Digital Age Application Maestro BodyCom chipkit chipkit ロゴ CodeGuard dspicdem dspicdem.net dspicworks dsspeak ECAN ECONOMONITOR FanSense HI-TIDE In-Circuit Serial Programming ICSP Mindi MiWi MPASM MPF MPLAB Certified ロゴ MPLIB MPLINK mtouch Omniscient Code Generation PICC PICC-8 PICDEM PICDEM.net PICkit PICtail REAL ICE rflab Select Mode SQl Serial Quad I/O Total Endurance TSHARC UniWinDriver WiperLock ZENA および Z-Scale は 米国およびその他の Microchip Technology Incorporated の商標です SQTP は 米国における Microchip Technology Incorporated のサービスマークです GestIC および ULPP は Microchip Technology Inc. の子会社である Microchip Technology Germany II GmbH & Co. & KG 社の他の国における登録商標です その他 本書に記載されている商標は各社に帰属します 04, Microchip Technology Incorporated, All Rights Reserved. ISBN: 978--6077-558-5 Microchip 社では Chandler および Tempe ( アリゾナ州 ) Gresham ( オレゴン州 ) の本部 設計部およびウェハー製造工場そしてカリフォルニア州とインドのデザインセンターが ISO/TS-6949: 009 認証を取得しています Microchip 社の品質システムプロセスおよび手順は PIC MCU および dspic DSC KEELOQ コードホッピングデバイス シリアル EEPROM マイクロペリフェラル 不揮発性メモリ アナログ製品に採用されています さらに 開発システムの設計と製造に関する Microchip 社の品質システムは ISO 900:000 認証を取得しています 04 Microchip Technology Inc. DS0465A_JP - p.
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