關(guān)于dmx512定址協(xié)議剖析

1、<p>　　關(guān)于DMX512定址協(xié)議剖析</p><p>　　摘要：本文基于DMX512協(xié)議在照明工程中的重要性，著重介紹了DMX512節(jié)點(diǎn)模塊及其定址方式的變化歷程，優(yōu)劣比較以及發(fā)展導(dǎo)向。目的在于說明一套有效的寫址協(xié)議對于DMX512發(fā)揚(yáng)光大的重要意義。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：DMX512，寫址協(xié)議，并行式 </p><p>　　中圖分類號:TN

2、915.04 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　提到DMX512，了解燈光的專業(yè)人員都會了解，它是美國USITT協(xié)會制定的數(shù)字多路復(fù)用協(xié)議，也是現(xiàn)今使用最廣的一種燈光通訊協(xié)議，其制定的初衷是為了使舞臺，劇場等場所的多種調(diào)光器和控制器相互兼容，雖然它不是一個國家和行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，但由于其結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉及實用性等，越來越多的

3、生產(chǎn)廠商關(guān)注DMX512協(xié)議并將它接口到產(chǎn)品上。 </p><p>　　DMX512協(xié)議簡介： </p><p>　　DMX512是一種數(shù)字調(diào)光協(xié)議，一個完整的DMX512數(shù)據(jù)包由一個MIBP位，一個BREAK位，一個MAB位和一個SC位加上512個數(shù)據(jù)幀組成，每個數(shù)據(jù)由1個起始位，8個數(shù)據(jù)位和2個停止位組成。DMX512協(xié)議適用于一點(diǎn)對多點(diǎn)的主從式控制系統(tǒng)，其互聯(lián)形式采用了多點(diǎn)總線結(jié)構(gòu)，

4、不存在信息通路堵塞的問題，其連線簡單，可靠性高。隨著該協(xié)議的推進(jìn)，基于這種協(xié)議的燈具也陸續(xù)出現(xiàn)在各大景觀亮化項目中，與最近幾年在景觀亮化中使用日漸增加的另外一種SPI串行控制相比，DMX512有控制通用性，可并行式信號傳輸（也就是常說的單個損壞不影響其它的說法）的特點(diǎn)，因而在各種單線串行IC不斷出現(xiàn)的今天，還是有不少工程管理者偏愛DMX512的控制方式。 </p><p>　　所謂并行式控制，就是說我們?nèi)舾蓚€DM

5、X512燈具（或者說是節(jié)點(diǎn)）的信號線全部并聯(lián)在一根控制總線上，它們在電氣上是處于完全平等的位置，而要實現(xiàn)色彩斑斕的效果，要求單獨(dú)控制到每個燈具節(jié)點(diǎn)，這就需要每個燈具節(jié)點(diǎn)獲取的信號是相對獨(dú)立，不會相互影響的。比如廣播點(diǎn)名，大家都聽到了所有人的名字，但是每位關(guān)心的只是自己的名字是否被點(diǎn)到一樣，這一點(diǎn)至少要求每個人的名字不一樣，我們掛在總線上的燈具也是一樣的道理，總線上的信號就相當(dāng)于廣播，每個燈具節(jié)點(diǎn)都需要有自己的名字（我們這里把它稱為地址碼

6、），它們獲取到總線信息后，根據(jù)自己的地址碼挑揀出本節(jié)點(diǎn)需要的信息，然后將這個信息轉(zhuǎn)換為電平信號去控制光源，以此表現(xiàn)出我們絢爛多彩的亮化效果。 </p><p>　　2、DMX512的定址方式： </p><p>　　上面我們提到了DMX512燈控系統(tǒng)中每個節(jié)點(diǎn)都需要一個地址，那么這個地址如何獲取呢?這也經(jīng)過了一個漫長的過程： </p><p>　?。?）燒錄地址：這

7、算是最早的一種定址方式，地址存在于節(jié)點(diǎn)芯片源程序里面，就是說每個節(jié)點(diǎn)都有不同的源程序，需要專業(yè)人員和燒錄儀器進(jìn)行操作,過程冗雜，還需要大量的記錄標(biāo)示，燈具一旦組裝完成，現(xiàn)場不能更改。 </p><p>　?。?）撥碼地址：顧名思義，是通過改變撥碼開關(guān)的連接與閉合來改變節(jié)點(diǎn)IC I/O口的電平，節(jié)點(diǎn)IC的CPU會以中斷或查詢的方式來檢測這些I/O口的電平以確定節(jié)點(diǎn)的地址，這是定址的一次變革，統(tǒng)一了節(jié)點(diǎn)IC中的源程序

8、，將專業(yè)人員和燒錄儀器解脫出來，一定程度上實現(xiàn)了實時定址的夢想，但隨著燈具種類的多樣化，撥碼已經(jīng)不能滿足各種場合的需求，一是撥碼開關(guān)經(jīng)過多次撥動容易損壞并且不方便維修，二是在一些需要灌膠或者結(jié)構(gòu)密封的防水燈具里面無法讓撥碼開關(guān)裸露，從而也不方便實時變更地址； </p><p>　?。?）現(xiàn)場寫址：這個定址方式需要一個專門用于寫址的儀器，可以通過數(shù)據(jù)線對燈具節(jié)點(diǎn)進(jìn)行寫址，地址會存儲在節(jié)點(diǎn)IC的EEPROM里面，即使

9、斷電也不會影響地址的保存，同時也方便現(xiàn)場施工人員根據(jù)需求實時修改地址。但是因為DMX512的系統(tǒng)架構(gòu)，這個定址方式必須對每個節(jié)點(diǎn)單獨(dú)寫地址，然后標(biāo)示好編號，LED燈具廠的做法一般是在工廠完成這項工作，到了工地上，調(diào)試人員只需要利用寫址器做小范圍的地址調(diào)整，通過這兩方配合，可基本解決以往定址的難題。 </p><p>　　（4）級聯(lián)寫址：隨著工程項目的日益增多，增大，項目中采用的節(jié)點(diǎn)數(shù)也越來越多，單點(diǎn)寫址的工作量增

10、加，而且在現(xiàn)場調(diào)試中改寫地址，如果不慎接在總線上，還會造成整個總線節(jié)點(diǎn)地址的損壞，逐個恢復(fù)非常冗雜。為了適應(yīng)以上需求，市場開始出現(xiàn)級聯(lián)寫址，就是說可以批量成串寫址，這樣一方面很大程度減少了寫地址的工作量，一方面更加靈活，現(xiàn)場修改非常容易，當(dāng)然它也存在其雙面性，比如增加了線路連接點(diǎn)等。 </p><p>　　3、級聯(lián)定址的實現(xiàn)方式： </p><p>　　鑒于以上描述，我們的DMX512寫址

11、目前發(fā)展到級聯(lián)寫址，整個級聯(lián)寫址的架構(gòu)如下圖所示： </p><p><b>　　圖1 </b></p><p><b>　　圖2 </b></p><p><b>　　分為兩種情況： </b></p><p>　?。?）通過寫址線寫址（如圖1），我們知道DMX512的節(jié)點(diǎn)有四

12、根輸入線，兩根電源線（電源+，電源-），兩根信號線（D+,D-）,我們說的寫址線是指區(qū)別于這四根線之外的專用線路，它分為輸入和輸出，將所有的燈具串聯(lián)在一起，寫址器通過寫址線輸入端將地址寫入，同時也可以采用特殊的控制器，這類控制器輸出有對應(yīng)的地址端口，這樣我們可以通過對控制器上位機(jī)的操作，實時更改所有燈具的地址。 </p><p>　　寫址線定址的優(yōu)勢在于有專用的線路，地址數(shù)據(jù)信息和控制數(shù)據(jù)信息不會發(fā)生相互串?dāng)_，地

13、址不容易被誤寫或者覆蓋，但不管是成串燈具還是單燈，地址線必須要引出，否則就不可以實時更新地址；所以它的問題點(diǎn)在于接線相對復(fù)雜，每兩個燈具之間要多一個接頭。 </p><p>　?。?）通過數(shù)據(jù)線寫址（如圖2），上面說的寫址線依舊需要，成串寫址的前提就是要把所有節(jié)點(diǎn)串接起來，以達(dá)到定位的效果，地址數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線（D+,D-）寫入，和之前說的廣播一樣，所有的燈具節(jié)點(diǎn)都收到了總線上的地址數(shù)據(jù)，如何獲取就取決于寫址線的協(xié)

14、議了，比如使能式，地址數(shù)據(jù)通過總線發(fā)送出來，第一個節(jié)點(diǎn)的地址線和寫址器相接，置位使能，那么第一個節(jié)點(diǎn)就接受到總線地址信號，假定為A，然后關(guān)閉自己的使能，通過地址線輸出開啟下一個燈具地址使能，再發(fā)布數(shù)據(jù)A+1，第二個燈具節(jié)點(diǎn)會獲取地址A+1，然后關(guān)閉自己的使能，通過地址線輸出開啟下一個燈具地址使能，再發(fā)布數(shù)據(jù)A+2，第三個燈具會獲取地址A+2，…………，以此類推，一整串燈具會獲取連續(xù)地址。 </p><p>　　通

15、過數(shù)據(jù)線寫地址的好處在于，這個寫址方式可以靈活的出現(xiàn)，可以成串寫，也可以單個寫，單個寫適用于某些控制節(jié)點(diǎn)不多（多用在大型燈具上）的項目，需要的是接線少，那么地址線可以不用外接，依舊是傳統(tǒng)的四根線，直接將地址線設(shè)置成永久使能即可。當(dāng)然這一點(diǎn)就要仰賴于節(jié)點(diǎn)IC的內(nèi)控程序，保證地址不會被數(shù)據(jù)覆蓋。 </p><p>　　另外級聯(lián)寫址協(xié)議最重要的一點(diǎn)，因為DMX512的特性是并聯(lián)式總線架構(gòu)，單燈損壞不影響其他的優(yōu)勢，級聯(lián)

16、式寫址不可破壞這一特性，這就要求寫址協(xié)議滿足如下條件：一旦寫址成功，調(diào)試完成以后，寫址線斷裂，對地短路等問題均不會影響到燈具的地址，這樣才不會影響整個項目的效果。 </p><p>　　4、DMX512節(jié)點(diǎn)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)及趨勢： </p><p>　　近年來，DMX512的硬件節(jié)點(diǎn)也在逐步變化，從最初的單片機(jī)到現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)IC，為適應(yīng)不同場合的需求，這些硬件節(jié)點(diǎn)主要分為以下四種模式： </

17、p><p>　　單線串聯(lián)式：這類型芯片，嚴(yán)格意義上并未遵循DMX512的系統(tǒng)架構(gòu)，但是其數(shù)據(jù)格式沿用了DMX512，可以適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的DMX512協(xié)議的控制器，與傳統(tǒng)意義的DMX512節(jié)點(diǎn)同時受控，其特點(diǎn)是價格低廉，無需定義地址，地址會根據(jù)串聯(lián)的先后順序自動確定，缺陷是單點(diǎn)損壞會影響整串節(jié)點(diǎn)受控。主要用于多像素點(diǎn)的輪廓燈，線條燈等燈具上。 </p><p>　　雙線串聯(lián)式：與單線串聯(lián)式的區(qū)別在于，

18、使用了差分信號傳輸?shù)哪Ｊ?，?jié)點(diǎn)之間可以傳輸更遠(yuǎn)的距離。 </p><p>　　單線并聯(lián)式：并聯(lián)應(yīng)用單線傳輸控制專用芯片，兼容DMX512（1990）信號協(xié)議，適用于成串制作的像素?zé)簦@類燈具傳輸線路規(guī)則，單線傳輸收到的串?dāng)_不大。 </p><p>　　雙線并聯(lián)式，與單線并聯(lián)式的區(qū)別在于，信號線使用差分雙線傳輸，適用于節(jié)點(diǎn)距離遠(yuǎn)，排布不規(guī)則的場合。常用于點(diǎn)光源，投光燈等燈具上。 </p

19、><p>　　DMX512節(jié)點(diǎn)的發(fā)展趨勢，勢必朝著使用簡便，成本低廉的方向發(fā)展，無論是通訊的可靠度和定址的方便程度都是其發(fā)展所要考慮的必備因素。 </p><p><b>　　5、結(jié)束語： </b></p><p>　　DMX512是國際通用的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，市場上DMX512的受控節(jié)點(diǎn)和控制器都可以相互替代，但是寫址協(xié)議還沒有兼容，幾乎每一家都有自己的

20、一套協(xié)議，同一項目使用多種品牌的DMX512燈具，如何定址成為一個瓶頸問題，目前LED燈具廠商的做法有將各種寫址協(xié)議集成在一臺寫址器上，盡量通用，但這樣還是建立在燈具廠家寫址協(xié)議對外開放的前提下，也是治標(biāo)不治本，還是期待基于這個標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的受控節(jié)點(diǎn)寫址方式也能得到統(tǒng)一規(guī)范。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　【1】方福波等，DMX5