基于DMX512協(xié)議的燈光控制信號無(wú)線(xiàn)傳輸設計

引 言
隨著(zhù)數字化技術(shù)和計算機技術(shù)的廣泛普及，舞臺和演播廳等燈光控制系統由傳統的模擬控制轉變?yōu)閿底?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/控制">控制。為了解決各廠(chǎng)家設備兼容性問(wèn)題，美國劇場(chǎng)技術(shù)協(xié)會(huì )(USITT)制定了DMX512協(xié)議標準。由于該協(xié)議簡(jiǎn)單實(shí)用，目前幾乎所有的燈光及舞臺設備生產(chǎn)廠(chǎng)商都支持該控制協(xié)議，使之成為燈光控制的國際標準。由于協(xié)議規定DMX512信號通過(guò)EIA-485有線(xiàn)線(xiàn)纜進(jìn)行傳輸，這就造成在條件不利于有線(xiàn)布線(xiàn)的環(huán)境下設備安裝困難。因此，設計一種短距離無(wú)線(xiàn)通信系統來(lái)代替有線(xiàn)線(xiàn)纜完成信號的傳輸就顯得十分必要。

1 DMX512協(xié)議簡(jiǎn)介
DMX512協(xié)議適用于一點(diǎn)對多點(diǎn)的主從式燈光控制系統，主控制器往總線(xiàn)發(fā)送控制時(shí)序，總線(xiàn)上的其他從燈光設備接收總線(xiàn)數據，提取其對應通道的數據，完成控制信號的接收。
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。數據幀內包含1個(gè)起始位(低電平)、8個(gè)位數據和2個(gè)停止位(高電平)，沒(méi)有奇偶校驗。DMX512的信號數據傳輸率為250 kbps，數據幀每位寬度為4μs，發(fā)送一幀需要44μs。一個(gè)數據幀代表了一路控制通道，因此該協(xié)議支持512路控制通道。一般舞臺燈光設備可以同時(shí)接受多路通道控制。接受的通道數越多，接收的控制數據量也越大，燈光的表現能力也就越強。譬如，某些舞臺激光燈可以根據需要投射出不同圖案、顏色甚至字符。 DMX512數據包的傳輸要符合一定的格式和時(shí)序要求。主要包含1個(gè)至少88 μs的低電平輸出起始標志(Break)、起始碼幀、512個(gè)數據幀和最后的數據包結束標志(高電平)?？刂破骱徒邮掌髦挥袧M(mǎn)足DMX512數據包的時(shí)序要求，才能正常完成主從機之間的通信。具體的信號時(shí)序如圖1所示。

2 系統硬件設計
2．1 系統設計框圖
系統設計的目的是利用無(wú)線(xiàn)傳輸代替有線(xiàn)電纜，解決有線(xiàn)布線(xiàn)困難的問(wèn)題，因此在設計上必須滿(mǎn)足輕便易安置的條件，以保證與原有線(xiàn)系統無(wú)縫結合。如圖2所示，整個(gè)系統的硬件結構由微控制器單元(MCU)、射頻收發(fā)單元和電源管理單元3部分組成。

在工作方式上，一方面發(fā)射模塊的MCU單元接收DMX512控制端的總線(xiàn)數據，分析并拆解總線(xiàn)數據，然后將數據經(jīng)過(guò)適當處理之后通過(guò)射頻發(fā)送單元發(fā)送出去；另一方面接收模塊在接收無(wú)線(xiàn)數據之后，由MCU單元將數據整合重組，在接收端總線(xiàn)恢復DMX512控制信號。這樣設計的好處是可以將有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)傳輸相結合。在接收端架設一個(gè)無(wú)線(xiàn)接收模塊就可以保證該區域DMX512控制信號得到有效傳輸，并不需要為每個(gè)設備都安置一個(gè)無(wú)線(xiàn)接收模塊。