基于同步DMX512的LED控制系統(tǒng)設(shè)計

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

引言
燈光控制系統(tǒng)大量采用了由USITT(美國劇場技術(shù)協(xié)會)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總線方案、SPI移位總線方案。DMX512是現(xiàn)在最流行的控制方法，但是在實際應(yīng)用中多采用控制器互聯(lián)來進行控制的照明方案，軟件比較復(fù)雜。DALI總線是歐洲提出的一種燈光控制總線方案，DALI系統(tǒng)中每個燈具都有一個地址和一組控制命令，但其通信的速度不夠快。SPI移位總線方案是采用級聯(lián)的方法，變化速率很高，但是此方法數(shù)據(jù)量比較大，燈之間的線較多，軟件難度大，產(chǎn)品可靠性差。
DMX512標準要求每個燈具都要有一個控制器，而每個燈都要設(shè)置地址很麻煩，異步傳輸方式也很麻煩。針對此缺點，本文提出了基于SD5 128的同步DMX512的LED控制系統(tǒng)設(shè)計。本文給出了同步DMX512實現(xiàn)的軟硬件設(shè)計方法，在硬件上增加了存儲接口芯片以實現(xiàn)燈光控制數(shù)據(jù)的移動存儲，具有更好的拓展性。
同步DMX512是采用同步MX512總線(用一根線實現(xiàn)控制數(shù)據(jù)的移位和置入)的同步串行傳輸?shù)姆绞剑×薉MX512和SPI移位總線兩者的優(yōu)點。同步DMX512在電氣特性、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面與DMX512協(xié)議大致相同，采用同步傳輸?shù)姆椒▉磉M行兩線移位傳輸，并且采取了SPI一位傳輸?shù)姆椒▉肀苊釪MX512協(xié)議的地址設(shè)置問題。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。

1 DMX512燈光控制協(xié)議
DMX512協(xié)議是一個數(shù)字調(diào)光協(xié)議，應(yīng)用它能夠?qū)ξ枧_、劇場、演播室等場所的調(diào)光器以及其他的控制設(shè)備進行數(shù)字控制，適用于一點對多點的主從控制。其互聯(lián)形式采用了多點總線結(jié)構(gòu)，不存在信息通路阻塞問題，可靠性較高。
協(xié)議規(guī)定控制信號數(shù)據(jù)包的傳輸通過異步通信的方式進行。一個DMX512數(shù)據(jù)包包含起始碼和512個數(shù)據(jù)幀。每一幀數(shù)據(jù)包括1位低電平起始位、8位數(shù)據(jù)位、2位高電平停止位。一個數(shù)據(jù)幀代表一個控制通道，因此該協(xié)議支持512個控制通道。DMX512協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)如圖1所示。