芯象半导体PLC-IoT LightBus芯片组与您一起构建全屋智能“光系统”
芯象半导体PLC-IoT LightBus芯片组与您一起构建全屋智能“光系统”
芯象半导体 2022年5月
【导读】
凭借上海浦东智能照明联合会及广大会员的持续努力，以及智能家居业内众多知名厂商的加持，PLC-IoT技术在智能照明和智能家居领域发挥了日益重要的作用，占据了不可替代的牢固地位，有效降低了智能照明和智能家居行业在方案设计、工程施工、后期维护阶段的难度和成本，提升了整个行业的效率和智能化水平。
照明终端的控制从最开始的单灯开关发展到目前的三色甚至六色调光驱动，精细的亮度控制、精准的色温调节以及精确的一致性需求，对连接和控制技术提出了越来越苛刻的要求。芯象半导体LightBus芯片组在独立大容量MCU内核设计，多路硬件PWM接口，多路高速ADC接口等方面全面支持了上述高端应用需求。
芯象半导体深耕PLC技术多年，基于研发团队对PLC协议和通信信道模型的深刻理解，以创新的柔性架构推出SIG996 PLC-IoT芯片，兼容国家电力行业标准和IEEE1901.1国际标准。随后，紧跟智能照明业界发展趋势，推出LightBus智能照明芯片组，核心器件由一颗高性能32位MCU主控芯片和一颗PLC-IoT电力线载波调制解调芯片组成，内置大容量多级PLC自组网协议栈，可完成智能照明领域通信、控制、LED调光驱动、灯具状态检测等功能。芯象半导体LightBus芯片组助力下游智能照明单品、方案厂商轻松构建实时、可靠的智能照明系统。
【正文】
PLC-IoT 技术应运而生
随着智能化水平的提升和消费升级，人们对室内照明提出了个性化、精致化和智能化的要求。“连接和控制”作为上述要求的前提，是整个智能照明技术的核心基础。
传统智能照明有线控制方案布线复杂、综合成本高，而无线方案不可靠，在传输速度、传输距离、抗干扰等方面表现较差，难以达成智能照明“稳定可靠”的基本要求，更遑论高端室内照明所追求的“高级感”。
照明终端的控制从最开始的单灯开关发展到目前的三色甚至六色调光驱动，精细的亮度控制、精准的色温调节以及精确的一致性需求，对连接和控制技术提出了越来越苛刻的要求。基于传统连接方式，如有线的KNX、DALI和无线的Zigbee、蓝牙、WiFi等等，各自存在诸多难以克服的缺点，仅仅依靠方案和系统集成层面的努力，无法满足当前高端室内照明的需求，必须开发全新的连接和控制技术以满足需求，这就需要芯片和模组环节提供相应的能力了。
采用PLC-IoT电力线载波通信，以供电电线为通信信号载体，无需额外布线，“网随电通”，可靠性高，免除无线信号穿墙剧烈衰减、干扰频发难以排除之困扰。相比传统连接和控制技术，PLC-IoT在可靠性、连接数、服务距离、综合成本等方面具有显著优势，是真正服务于全屋智能的技术，有电的地方都可以用PLC。
同时，由于无需额外布设控制通信线路，也就免除了各类现场总线在设计、施工阶段的工作量和由此带来的返工问题以及后期维护中线路老化、维护困难、维护成本高昂的问题。
更为重要的是，采用PLC-IoT电力线载波通信技术，无需二次布线，这就把照明效果设计、线路设计、工程施工三个层次做了充分“解耦”，前中后端相互影响降到最小。
采用传统有线通信方式解决智能照明的通信和控制问题，在效果设计阶段，不仅要考虑照明效果，还需要充分考虑线路设计和布线施工方面的问题，而采用PLC-IoT方式，只需考虑灯具位置和选型即可，设计师可以集中精力做出更精美的效果设计。
在工程施工阶段，传统有线通信方式布线复杂，成本高，施工阶段易出现各种纰漏和问题，而采用PLC-IoT方式，无需额外布设控制通信线路，电线接通即可，设计师无需参与，也降低了对工程施工人员的要求，甚至可以说，只要电工到位即可。工程施工完成之后，整个智能照明系统的交付和启用也无需额外的软件配置，因为PLC-IoT技术天然支持设备间自动组网，上电即通。
工程验收和后期维护阶段，采用传统有线通信方式的智能照明系统，若要修改或者微调完善照明效果，就必然涉及返工和重新布线，这对于设计单位和施工单位以及业主，简直是一种噩梦。而采用PLC-IoT方式，只需要直接更换照明终端设备，上电自动组网。
更可贵的是，通过合理搭配云端平台能力和中控屏/手机APP能力，采用PLC-IoT方式的智能照明系统可以让用户随意组合控制各照明灯具，比如，依据自己的爱好、心情以及不同天气、季节、场景，随意组合照明终端之间的组合联动，明暗、色调等等，让用户DIY设计自己的照明效果，并随时保存为照明方案。有心的照明方案厂商，甚至可以成立照明方案DIY分享社区，顺应自媒体时代潮流，让群众贡献自己的照明设计。
PLC-IoT已被广泛应用于智能抄表、智慧路灯、智能交通、光伏发电等场景。智能照明和智能家居场景是PLC-IoT电力线载波通信技术新开发的落地应用。PLC-IoT基于电力行业标准、IEEE P1901.1标准子集，不但能够确保物理层和数据链路层以及网络层的互联互通，而且有效解决了电力线通信信道干扰、衰减、频偏等问题，同时支持IP化通信能力。
【芯象半导体】PLC-IoT芯片鼎力支撑
芯象半导体LightBus系列产品是一款面向智能照明行业的PLC-IoT电力载波芯片组，由一颗高性能32位MCU主控芯片和一颗PLC-IoT电力线载波调制解调芯片组成，以之为核心可构建完备强健的智能照明方案主控和电力线通信功能。LightBus内置全功能PLC自组网协议栈，支持电力行业国家标准、IEEE P1901.1标准子集，其中IEEE P1901.1标准是由国内企业主导的国际PLC连接标准，为国内产品布局电力行业外市场以及全球市场奠定了强大的知识产权基础。
芯片组采用柔性架构设计，物理层能够充分适应国内电网地域协议差异，在某些商用或工业用场景中，照明控制既要满足本地组网要求，又要依靠电网互联互通协议，这种场景下，柔性架构所带来的优势就非常明显了。链路层、网络层与应用层协议完美解耦，可以灵活适配不同行业或者不同厂家所定义的上层应用协议。
照明终端的控制从最开始的单灯开关发展到目前的三色甚至六色调光驱动，精细的亮度控制、精准的色温调节以及精确的一致性需求，对连接和控制技术提出了越来越苛刻的要求，如多路PWM，工作主频在50MHz以上。为满足这些需求，芯象半导体LightBus芯片组提供了七路高速硬件PWM接口，最高工作主频可达134.4MHz，能够充分满足当前高端室内照明在多路调光调色、高精度平滑控制以及高精度一致性控制方面的所有要求。
家居和室内照明的“智能化”，就意味着照明系统不仅要能够接受远程控制，而且还要能够自动感知环境变化并给出适当的响应，比如感知昼夜、环境亮度、照明设备参数如电流、电压、温度、湿度，以及是否有人员在场等等，这就要求智能照明模组具备相应的感知接口和感知能力。依据客户需求，芯象半导体LightBus芯片组可配备最高六路高速ADC，内置温度传感器，可以充分满足智能照明终端产品对智能感知能力的构建需求。
2020年初以来，许多集成电路产品出现了供货紧张价格大幅波动的现象，MCU就是其中的典型代表。LightBus智能照明芯片组内置一颗高性能32位MCU主控芯片，可以为用户提供独立的程序运行空间和数据存储空间，并提供全套开发工具，支持灵活便捷的二次开发，对于专家级用户而言，这样的配置无疑大大增加了他们的发挥空间，使其能够自如地构建独特的智能照明产品。
PLC-IoT采用自组网技术，一个网络有且仅有一个中央控制节点（CCO），其余节点是终端节点（STA）或者代理控制节点（PCO），上电自动组网，但是STA需要通过CCO的认证许可方能入网，且STA之间不能直接通信，需要通过CCO转发。在实际应用中，如果出现CCO损坏或者掉电离线的情况，就会直接导致整个网络的照明终端都无法控制的严重情况，而在照明领域，这个后果是用户无法接受的。想象一下，在一家高端酒店宾馆客房或者会议厅，突然出现灯无法开关的情形，一定会引起客人的强烈不满。
为了解决这个问题，芯象半导体开发支持了“无网关模式”应急组网技术，这种组网通信和控制模式对物理层、数据链路层、网络层和协议层都提出了新的技术要求，甚至是技术难点，芯象半导体技术和产品团队依托自身多年技术积累，提出了自己独特的解决方案，可以轻松达到要求，避免实际应用中可能出现的问题。
无论在哪个行业，从前沿科学到实用技术再到普及应用，都存在一个现象，那就是实际应用中总要面对许多在实验室无法预想的情况。智能照明也不例外。比如，即使智能照明系统本身没有故障，但是停电总是难以避免的。PLC-IoT是基于自组网技术的，上电之后有一个自动组网的过程，其组网快慢和网络节点多少、网络环境（干扰、噪声等）都有关系。但是对于智能照明用户来说，供电恢复之后立即能够控制照明，这是一个基本而重要的需求，让酒店客人在来电之后等待十分钟才能开关灯具，这个是不可接受的。
为解决这个问题，芯象半导体开发了“上电即控”极简组网模式，确保用户能够有良好的使用体验，同时，系统底层仍旧照常依照协议流程按部就班进行认证、鉴权、组网，并完成与云端平台的一系列交互，既保证了用户体验，也不丢失该有的日志和记录。
PLC-IoT 技术潜力无限
在“万物互联”的大趋势下，物联网作为通信业新兴领域，产业市场规模不断扩大，物联网技术拥有不可估量的商业价值。智能家居的最终目标是实现全屋的智能化，而连接则是全屋智能化的基础。将电力线载波通信技术嵌入家用电器中，并利用家庭现有的电力线作为载波通信媒介，网随电通，进而实现智能设备之间的通信与控制。让智能电器之间互联互动，构建真实可触摸的智慧生活场景，让科技为人们带来舒适与便捷。
随着浦东智能照明联合会组织实施的《电力线载波通信(PLC)全屋互联规范》团体标准正式发布，越来越多的厂商和用户加入PLC-IoT阵营，涵盖照明、安防、空气、用水用电用气，感知和控制各个领域，让室内智能照明和智能家居越来越触手可及。
芯合四象，物联八方。芯象半导体将全力以赴，以创新迎接挑战，以实力面向市场，以全新的算力、连接一体化技术助力中国经济发展、社会治理和人民生活的数字化转型，为中国现代化建设贡献自己的绵薄之力。
【芯象半导体】
芯象半导体是业内少数全面掌握高速电力线载波（HPLC）和广域蜂窝以及本地无线连接技术（NB-IoT、HRF）的企业，由多家知名上市产业公司参股投资，出色的股东背景和产业基础确保公司产品与市场高度关联。公司以完全自主设计的电力载波芯片（HPLC）、PLC-IoT芯片、专用MCU、窄带物联网芯片（NB-IoT）、无线自组网双模芯片（HPLC+HRF）等产品服务于数字能源、电力信息采集、配网自动化、智能表计、工业信息监测、智能家居、智能照明等领域。
