基于同步DMX512的LED控制系统设计[1]

　　引言

　　灯光控制系统大量采用了由USIT T ( 美国剧场技术协会) 提出的DMX512 通信协议, 该通信协议采用异步通信格式。灯具控制方案主要包括DMX512 协议、DAL I 总线方案、SPI 移位总线方案。DMX512 是现在最流行的控制方法, 但是在实际应用中多采用控制器互联来进行控制的照明方案, 软件比较复杂。DALI 总线是欧洲提出的一种灯光控制总线方案, DALI 系统中每个灯具都有一个地址和一组控制命令, 但其通信的速度不够快。SPI 移位总线方案是采用级联的方法, 变化速率很高, 但是此方法数据量比较大, 灯之间的线较多, 软件难度大, 产品可靠性差。

　　DMX512 标准要求每个灯具都要有一个控制器, 而每个灯都要设置地址很麻烦, 异步传输方式也很麻烦。针对此缺点, 本文提出了基于SD5128 的同步DMX512 的LED控制系统设计。本文给出了同步DMX512 实现的软硬件设计方法, 在硬件上增加了存储接口芯片以实现灯光控制数据的移动存储, 具有更好的拓展性。同步DMX512 是采用同步DMX512 总线( 用一根线实现控制数据的移位和置入) 的同步串行传输的方式, 吸取了DMX512 和SPI 移位总线两者的优点。同步DMX512 在电气特性、数据结构方面与DMX512 协议大致相同, 采用同步传输的方法来进行两线移位传输, 并且采取了SPI 一位传输的方法来避免DMX512 协议的地址设置问题。同步DMX512 保留了DMX512 的电气特性,故在灯与灯之间的距离不是很远的情况下, 不使用RS485总线。

　　1 􀀁 DMX512 灯光控制协议

　　DMX512 协议是一个数字调光协议, 应用它能够对舞台、剧场、演播室等场所的调光器以及其他的控制设备进行数字控制, 适用于一点对多点的主从控制。其互联形式采用了多点总线结构, 不存在信息通路阻塞问题, 可靠性较高。

　　协议规定控制信号数据包的传输通过异步通信的方式进行。一个DMX512 数据包包含起始码和512 个数据帧。每一帧数据包括1 位低电平起始位、8 位数据位、2 位高电平停止位。一个数据帧代表一个控制通道, 因此该协议支持512 个控制通道。DMX512 协议的帧结构与数据包结构如图1 所示。

　　2 􀀁 SD5128 及其同步DMX512 协议

　　SD5128 是高集成度低功耗LED 控制芯片。它采用的单线传输模式, 内置采样/ 时钟再生电路、数字锁相电路、移位寄存器、脉宽调制模块, 级联能力超过1024 颗芯片; 提供3 个I/ O 通道, 每通道最大8 mA 输出电流, 采用外置驱动的工作模式, 可驱动三极管和MOS 管。SD5128 采用24 位真彩色( 8R+ 8G+ 8B) , 结合DMX512协议数据格式, SD5128 的帧结构与数据包结构如图2所示。