DMX512控制系统说明.docx

DMX512 系统和控制器的设计简介
概述：
DMX512主控系统是一套用于建筑室内外亮化控制的LED全彩控制系统，可方便的随时修改控制器中的灯光效果。控制系统实现R,G,B,W各256级灰度，真正实现全彩色。独有的无线遥控和按键控制模式和速度调节功能；40多种变化模式和10级速度调节；具有掉电记忆功能。
技术参数：
1. 工作温度:-20-60℃
2. 供电电压:DC5V, DC12～24V可选 …..当跳线帽接到DC5V时,POWER或V+输入必须为DC5V。 当跳线帽接到DC12-24V时,POWER或V+输入为DC12-24V。
3. 外型尺寸：长85Χ宽45Χ高22 mm
4. 额定功率：<1W
5. 接线方式：活动端子
6. 传输速度 250Kbps
7. 符合 DMX512(1990) 国际标准协
功能说明：
1. 可以通过按键选择被控制的LED,R,G,B,W,亮度控制。
2. 内置多种模式可供按键选择（可以根据客户要求添加）。
3. 动态速度，模式可调，具有掉电记忆功能。
4. 采用按键和无线遥控器（订货注明）对控制器进行控制。
5. 遥控器采用射频（RF）方式，遥控距离可远达50M，在遥控器上可以实现节目选择、节目循环、显示开关、速度加、减、亮度控制
操作说明：
1. 上电前观察电源是否与控制器的工作电压一致，确保连接线之间无短路现象。
2. 上电后控制器会有个自检程序R,G,B,W,MODE的灯会各亮一次,则为正常。
3. 自检程序结束后 R,G,B,W,MODE只有一个灯亮，对应当前控制器工作状态，可以按选择 键来改变制器工作状态。
4. 上电前按住选择键再上电，这时R,G,B,W灯同时亮，该模式为R,G,B,W模式，上电前在按住选择键再上电，这时R,G,B灯同时亮，该模式为R,G,B模式，循环切换。
5. 控制器正常工作时，按选择键来改变控制器工作状态，按选择键R灯亮时，+速度-键可以设置R灯的亮度 G,B,W同上，到MODE灯时控制器状态为执行节目花样。
6. 控制器正常工作时，执行MODE灯时同时按下+速度-这时对应R,G,B,W,MODE灯会闪烁，松开后跳到MODE灯当MODE灯闪烁是为节目循环运行，当MODE灯常亮时正常模式。
7. 当R,G,B,W调光时对应的LED指示灯会闪烁，当闪烁变为常亮时，则为调光调到最亮或最暗。 注释：R,G,B,W分别为,红,绿,蓝,白.

资料发送基于一种8位异步串行协议，带一个开始位（低电平）和两个停止位（高电平），没有奇偶校验。因此一个资料帧有11位元。由于每一位的宽度是4祍，所以发送一个帧需要44祍的时间。如果线路要发送一个连续的数据流，则会产生250000b/s的资料率，或称250k波特。 　　8位字对于每个调光器允许以0到255的范围来发送256个独立级别。 　　开始位和停止位用于使发送器和接收器同步。资料线通常处于高电平；实际上它空闲时会处于高电平状态（更多的是处于这种状态）。开始位的出现促使接收器投入工作，后面的8位元资料被扫描且被译码（希望如此）。然后接收器等待停止位到来，停止位过后会再次出现这个过程。我们需要停止位有两个理由：让接收器有充分的时间处理输入的资料；让线路处于高电平的状态，这样下一个“开始”才能被检测到。图1描述了一个帧里面的位电平，这个帧中含有资料“0”和“255”。 　　迄今为止已经解释得很清楚了，但是还没有完，DMX512最多可支持512个调光器，现在我们只看到了第1个，那么怎样为所有的调光器处理资料呢？答案是简单的，只是不断重复这个过程！好的，就是那么简单。不过现在的情况可不是那么简单了，我们在段上取得了一个数据流，但是没有办法辨别哪一帧是属于哪一个调光器的。看“DMX包”部分的提示。

同步DMX512 简介和控制器的设计

在灯具调光和控制中，人们大量采用了DMX512 的控制协议，它是由美国剧
场技术协会（United State Institute for Theatre Technology，Inc）于1986
年8 月提出的一个能在一对线上传送512 路可控硅调光亮度信息的标准.
DMX512 通信方式是采用了异步通信格式,每个调光点由11 位组成,其中一个
是起始位,8 位调光数据,两个停止位.每一次传输能512 个调光点.
1. DMX512 控制协议及其改进
与DMX512 兼容的灯具一般使用一颗单片机来实现DMX512 的解码。如使用8051
或者Microchip 公司的PIC16F628A 等。单片机内部的程序要读取一组DIP 开关
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设置的地址，根据自己的地址，去接收DMX512 数据中的第几个字节，然后来实
现调光的功能。如果一个灯中要使用多个调光数据，该灯要占用多个地址。
DMX512 的接口
DMX512 电气特性为RS485 接口，物理接口为CANON 三芯或5 芯接口，采
用级联方式联结。因此有一个输入口，一个输出口。
Pin 1 = signal reference = cable shield
Pin 2 = signal inversion = ' - '
Pin 3 = signal = ' + '
Pin 4 = optional (e.g. acknowledgment)
Pin 5 = optional (e.g. acknowledgment)
DMX512 在传统的舞台灯光控制应用中还
是能简单实用的，但是，面对新型的LED 灯具来讲，DMX512 显的有点力不从心
了。
首先，ＬＥＤ灯具要求每个灯具中要有一个控制器，而每个灯要设置地址是很
麻烦的，维修更换也不便。其此，异步的传输方法效率也不高。
正因为如此，人们也使用ＬＥＤ显示屏的技术来控制ＬＥＤ灯具，通常使用Ｓ
ＰＩ移位寄存器的方法来传送调光数据。这样作的方法省去了地址的设定，靠移
位的先后来确定灯的位置，另一方面，它们的传输速度能很高。
但是，新的问题又出现了，实现调光数据的移位传输，要使用三根线：SSSCK，
和SCK 线。
这三根信号线如果以RS485 方式传输时，就变
成了六根线，输入和输出一共要使用12 根线，
这对LED 灯具来讲是太多了。左边是一个使用
这种芯片做的灯。
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同步DMX512
SDMX5124 芯片使用了一种同步串行传输的方式，它吸取了DMX512 和SPI 移
位总线两者的优点。
首先，SDMX512 在电气特性，数据结构方面尽量和DMX512 相同，采用同步
传输的方法来两线移位传输。其次，SDMX512 协议采取了SPI 移位传输的方法来
避免DMX512 协议中要设定地址的问题。
SDM512 协议的速率设定为128KBPS。
左图是采用SDMX512 生产的像素灯，可以看
出灯与灯之间的连线为四根线，
DATA+
DATA-
+24V
GND
如果灯与灯之间的距离不远，不使用RS485,
那么，信号线为三根就可以了。
2．SDMX512 灯具的设计
以SDMX512 芯片设计的灯具能接收同步DMX512 调光数据的LED 灯具，它由
SDMX5124 控制芯片，LED 光源，电源和外壳等附件组成。
在这里我们以一个典型的LED 像素灯为例介绍以SDMX512 为主的LED 灯具的
设计。
（1） 光源采用台湾光鼎光电公司的EP2 SMT RGB LED 芯片
（2） 控制芯片：SDMX5124
（3） 开关电源芯片：
电路图见附件1
同步DMX512 控制器的设计
同步DMX512 控制器能根据LED 灯光控制数据，产生一路或多路SDMX512 控
制信号，控制一路或者多路同步DMX512 控制线，每一路同步DMX512 控制线能
控制512 个同步DMX512 灯具。
LED 灯光控制数据可以存储在同步DMX512 控制器的FLASH ROM 中，或者在
控制器中增加一个CF 卡或SD 卡，将LED 灯光控制数据存储在其中，同步DMX512
控制器也能够增加一个上位机网络接口，使PC 上位机联机控制灯光系统。
同步DMX512 控制器是以一个CPU 为主的嵌入式系统，我们推荐的系统如下
图所示：
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主处理器
主CPU 使用MicroChip 公司高性能8 位RISC 单片计算机实现，主频为40Mhz.
外扩了16K BYTE 的SRAM 用于存放LED 控制数据。
网络控制器
采用RealTek 公司单片10BASE T 控制器
其中，sdmx512 transmitter 采用xilinx 9572 CPLD 实现,
控制器软件的编程。
在SDMX512 参考设计中，控制器由Microchip PIC18F4525 实现，软件系统
包括了TCP/IP 堆栈软件，SD 卡文件系统和LED 驱动部分组成。
主控软件
软件的主程序主要完成CPU，TCP/IP，SD 卡程序的初始化，然后进入主循环，
如下图所示/
SDMX512 控制器主程序框图
TCP/IP 堆栈软件
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TCP/IP 堆栈软件包括了MAC，UDP 层软件。
SD 卡文件系统
colorPixel 控制器软件支持一个SD 卡座，SD 卡的文件格式为FAT16 格式。
LED 驱动程序。
由两个主要的软件组成，send_it 和中断软件
LED 的控制数据存放在SBUF 中，由于Microchip 的sram 内存比较小，最大
有6KBYTE,去掉TCP/IP 和SD 文件系统使用的单元，SBUF 的最大长度为6K 左右，
SBUF 的大小决定了一根线上最大的灯数，
SBUF 长度=4+N*12
使用时钟信号CLK 的下降延产生PIC18F4525的中断，每次中端发送一位数据（并
行八路）。每一帧发送4+N*12+8 位。
时钟的频率为128KBPS。
前四位是引导码（0101）,N*12 是灯光控制数据，8 位为停止位。
软件要控制ENABLE 信号，当开始发送时，ENABLE 为低电平，当发送完4+NX12
位后，ENABLE 为高低电平，延时8 个时钟周期后，开始发送下一帧。
Send_it 和中断程序源码
Int16 send_max;//sbuf 长度=4+N*12 位
Byte cc;//最后一位的状态
void send_it(void)
{
TRISD=0x00;
PORTD=0xff; PORTD 为8 位数据口
PORTEbits.RE0=1; // dis rtl8019
LED_CS=1;
send_p=0; SBUF 指针
cc=~ll;
send_busy=1;
INTCONbits.INT0IE=1;
INTCONbits.GIEH = 1;//开中断
while(send_busy){};//等待结束
}
#pragma code InterruptVectorHigh = 0x08
void
InterruptVectorHigh (void)//中断矢量
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{
_asm
goto InterruptHandlerHigh ;jump to interrupt routine
_endasm
}
#pragma code
#pragma interrupt InterruptHandlerHigh
;中断处理软件
void InterruptHandlerHigh ()
{
if (INTCONbits.INT0IF==1 )//判断是否为外部中断1
{
INTCONbits.INT0IF=0;//清除中断标志
if (send_p ==(send_max+8) ) {INTCONbits.INT0IE=0;send_busy=0;}
else {if (send_p >(send_max) ) {ENABLE=1;send_p++;}
else {ENABLE=0;PORTD=cc;ll=cc;
cc=sbuf[send_p++];
}
};//end of if
}
网络
对于一个大型的LED 灯光系统，可能要使用多个SDMX512 控制器协同控制，
多个SDMX512 控制器要通过网络与PC 机联网，在我们介绍的方案中，推荐使用
标准的10 BASE T 网，因为采用标准的网络，能使用大量经济的标准LAN 产品，
如HUB，交换机等等，它们比专用设备便宜的多。
PC 联机控制软件
PC 机上的软件包括三类，
（1） 灯光照明变化的图形设计软件
这部分软件可以利用WINDOWS 上大量的多媒体设计软件来完成， 如
Dreamwave FLASH 动画设计软件。
（2） SDMX512 控制数据的转换软件
它将图形设计软件产生的数据转换成SDMX512 格式的控制数据
（3） 联机控制软件。
该软件向SDMX512 控制器实时发送SDMX512 控制数据。
YDS data system 对SDMX512 开发的支持
（1） colorPixel 像素灯设计
见.
（2） colorPixel 控制器参考设计
包括了demo 板
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逻辑图，GERBER 文件
软件目标码/源代码
（3） Windows 控制软件
colorPixel 控制软件
完成COLORPIXEL 像素灯控制数据的转换，PC 显示屏图像的实时采集，网
络实时控制。
FONTPlace 吸塑字灯光控制软件
上述两个软件使用delphi7 编写，在WINDOW2000 和WINDOWS/XP 上运行。
附件下载：