基于同步DMX512的LED控制系統設計

摘要：介紹DMX512燈光控制協(xié)議的幀及其數據格式、傳輸方式，分析DMX512的優(yōu)缺點(diǎn)和異步DMX512的缺點(diǎn)；提出采用SD5128芯片實(shí)現同步DMX512協(xié)議以及對RGB LED燈的控制，并給出了軟硬件設計方法。
關(guān)鍵詞：DMX512；同步；SD5128；單片機；LED

引言
燈光控制系統大量采用了由USITT(美國劇場(chǎng)技術(shù)協(xié)會(huì ))提出的DMX512通信協(xié)議，該通信協(xié)議采用異步通信格式。燈具控制方案主要包括DMX512協(xié)議、DALI總線(xiàn)方案、SPI移位總線(xiàn)方案。DMX512是現在最流行的控制方法，但是在實(shí)際應用中多采用控制器互聯(lián)來(lái)進(jìn)行控制的照明方案，軟件比較復雜。DALI總線(xiàn)是歐洲提出的一種燈光控制總線(xiàn)方案，DALI系統中每個(gè)燈具都有一個(gè)地址和一組控制命令，但其通信的速度不夠快。SPI移位總線(xiàn)方案是采用級聯(lián)的方法，變化速率很高，但是此方法數據量比較大，燈之間的線(xiàn)較多，軟件難度大，產(chǎn)品可靠性差。
DMX512標準要求每個(gè)燈具都要有一個(gè)控制器，而每個(gè)燈都要設置地址很麻煩，異步傳輸方式也很麻煩。針對此缺點(diǎn)，本文提出了基于SD5 128的同步DMX512的LED控制系統設計。本文給出了同步DMX512實(shí)現的軟硬件設計方法，在硬件上增加了存儲接口芯片以實(shí)現燈光控制數據的移動(dòng)存儲，具有更好的拓展性。
同步DMX512是采用同步MX512總線(xiàn)(用一根線(xiàn)實(shí)現控制數據的移位和置入)的同步串行傳輸的方式，吸取了DMX512和SPI移位總線(xiàn)兩者的優(yōu)點(diǎn)。同步DMX512在電氣特性、數據結構方面與DMX512協(xié)議大致相同，采用同步傳輸的方法來(lái)進(jìn)行兩線(xiàn)移位傳輸，并且采取了SPI一位傳輸的方法來(lái)避免DMX512協(xié)議的地址設置問(wèn)題。同步DMX512保留了DMX512的電氣特性，故在燈與燈之間的距離不是很遠的情況下，不使用RS485總線(xiàn)。

1 DMX512燈光控制協(xié)議
DMX512協(xié)議是一個(gè)數字調光協(xié)議，應用它能夠對舞臺、劇場(chǎng)、演播室等場(chǎng)所的調光器以及其他的控制設備進(jìn)行數字控制，適用于一點(diǎn)對多點(diǎn)的主從控制。其互聯(lián)形式采用了多點(diǎn)總線(xiàn)結構，不存在信息通路阻塞問(wèn)題，可靠性較高。
協(xié)議規定控制信號數據包的傳輸通過(guò)異步通信的方式進(jìn)行。一個(gè)DMX512數據包包含起始碼和512個(gè)數據幀。每一幀數據包括1位低電平起始位、8位數據位、2位高電平停止位。一個(gè)數據幀代表一個(gè)控制通道，因此該協(xié)議支持512個(gè)控制通道。DMX512協(xié)議的幀結構與數據包結構如圖1所示。