基于同步DMX512的LED控制系統設計

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

引言
燈光控制系統大量采用了由USITT(美國劇場技術協會)提出的DMX512通信協議，該通信協議采用異步通信格式。燈具控制方案主要包括DMX512協議、DALI總線方案、SPI移位總線方案。DMX512是現在最流行的控制方法，但是在實際應用中多采用控制器互聯來進行控制的照明方案，軟件比較復雜。DALI總線是歐洲提出的一種燈光控制總線方案，DALI系統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，燈之間的線較多，軟件難度大，產品可靠性差。
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控制系統設計。本文給出了同步DMX512實現的軟硬件設計方法，在硬件上增加了存儲接口芯片以實現燈光控制數據的移動存儲，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移位總線兩者的優點。同步DMX512在電氣特性、數據結構方面與DMX512協議大致相同，采用同步傳輸的方法來進行兩線移位傳輸，并且采取了SPI一位傳輸的方法來避免DMX512協議的地址設置問題。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燈光控制協議
DMX512協議是一個數字調光協議，應用它能夠對舞臺、劇場、演播室等場所的調光器以及其他的控制設備進行數字控制，適用于一點對多點的主從控制。其互聯形式采用了多點總線結構，不存在信息通路阻塞問題，可靠性較高。
協議規定控制信號數據包的傳輸通過異步通信的方式進行。一個DMX512數據包包含起始碼和512個數據幀。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。一個數據幀代表一個控制通道，因此該協議支持512個控制通道。DMX512協議的幀結構與數據包結構如圖1所示。