基于同步DMX512的LED控制系统设计

　　引言

　　灯光控制系统大量采用了由USITT(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、DALI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SD5 128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MX512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。