一種基于dmx512協(xié)議擴(kuò)展的中繼器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于DMX512協(xié)議擴(kuò)展的中繼器，包括：主控單片機(jī)和電平轉(zhuǎn)換及隔離電路；所述單片機(jī)通信接口的接收端和發(fā)送端均經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換及隔離后接入DMX512網(wǎng)絡(luò)。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)幀校驗(yàn)及冗余接收，可以大大減少系統(tǒng)受到脈沖干擾時(shí)丟失控制信息的現(xiàn)象，同時(shí)本實(shí)用新型對(duì)DMX512協(xié)議擴(kuò)展簡(jiǎn)單，通信協(xié)議的復(fù)雜度沒有明顯增加。
【專利說明】-種基于DMX512協(xié)議擴(kuò)展的中繼器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種中繼器，具體是涉及一種基于DMX512協(xié)議擴(kuò)展的中繼器。

【背景技術(shù)】
[0002] DMX512通信協(xié)議是一種數(shù)字化娛樂燈光設(shè)備的通用控制協(xié)議，被廣泛應(yīng)用于娛樂 照明行業(yè)。該通信協(xié)議因其簡(jiǎn)單、實(shí)用和高效的特點(diǎn)，在包括電腦燈在內(nèi)的各種舞臺(tái)效果 燈、調(diào)光控制器、控制臺(tái)、換色器、電動(dòng)吊桿等各種舞臺(tái)燈光設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。但 是，DMX512通信協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)中缺少校驗(yàn)手段，并且數(shù)據(jù)只能被單向由主機(jī)向所有從機(jī)發(fā) 送，從機(jī)無法識(shí)別到通信過程中產(chǎn)生的錯(cuò)誤，也無法對(duì)錯(cuò)誤狀態(tài)進(jìn)行反饋。因此在一些電 磁環(huán)境復(fù)雜的場(chǎng)合下，主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)易受其他環(huán)境耦合至數(shù)據(jù)總線的差模干擾，主機(jī)發(fā) 送的指令不能被正確執(zhí)行，從而出現(xiàn)燈光意外閃爍或丟失控制信息、電機(jī)意外轉(zhuǎn)動(dòng)等情況。 例如，當(dāng)建筑立面/舞臺(tái)燈光照明等可調(diào)光設(shè)備搭配用于調(diào)節(jié)燈具照射角度的電動(dòng)機(jī)使用 時(shí)，由于公用電源線路和布線方式等原因，電機(jī)啟停時(shí)容易對(duì)通信線路造成干擾，這種脈 沖干擾會(huì)導(dǎo)致燈光意外閃爍或丟失控制信息，嚴(yán)重影響整體視覺效果。
[0003] 應(yīng)對(duì)此種干擾一般使用DMX512協(xié)議保留的EF擴(kuò)展，可將備用通信線路作為冗余 數(shù)據(jù)線路，或使用備用通信線路以更高的速率發(fā)送控制信息以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的冗余發(fā)送和校驗(yàn) /反饋等功能，以此達(dá)到抑制通信干擾的目的。此種方法的優(yōu)點(diǎn)是給開發(fā)設(shè)計(jì)者提供了靈活 的擴(kuò)展方式和優(yōu)良的綜合效果，但不足之處也很明顯：系統(tǒng)和通信協(xié)議復(fù)雜程度高，開發(fā)周 期長且方案通用程度差，設(shè)備的可復(fù)用性低，難以普及推廣。此外在成本方面，會(huì)帶來線路 材料及敷設(shè)成本大幅上升、需要采購配套的設(shè)備等問題。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 實(shí)用新型目的：本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠抑 制脈沖干擾、改善DMX512通信協(xié)議的應(yīng)用效果的中繼器。
[0005] 技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型所述的一種基于DMX512協(xié)議擴(kuò)展的中 繼器，包括：主控單片機(jī)和電平轉(zhuǎn)換及隔離電路；所述主控單片機(jī)的通信接口接收端和發(fā) 送端均經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換隔離后接入DMX網(wǎng)絡(luò)。本實(shí)用新型所述中繼器無需使用DMX512協(xié)議 保留的EF擴(kuò)展，通信協(xié)議的復(fù)雜程度可以大大降低，可以采用低成本、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的中繼器 進(jìn)行協(xié)議中轉(zhuǎn)，線路材料和敷設(shè)成本較普通方案并無明顯增加。
[0006] 本實(shí)用新型中采用Microchip PIC24系列單片機(jī)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，所述電平轉(zhuǎn)換及 隔離電路采用SP485進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，采用6N137和隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器對(duì)通信線路和電源 進(jìn)行隔離；所述主控單片機(jī)中設(shè)有的FIFO接收/發(fā)送緩沖區(qū)的UART模塊1和UART模塊 2分別與電平轉(zhuǎn)換及隔離電路連接。本實(shí)用新型中使用了 Microchip公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的一款 PIC24低成本16位RISC微控制器。此款MCU采用改進(jìn)型的哈佛架構(gòu)，帶有32KB Flash和 4KB RAM存儲(chǔ)器，在系統(tǒng)時(shí)鐘為32MHz時(shí)可以達(dá)到最高16MIPS的處理能力，該MCU具有豐富 的外設(shè)資源，尤其是適用于本應(yīng)用的CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)發(fā)生器和帶有4級(jí)深FIFO接收/發(fā) 送緩沖區(qū)的UART模塊。
[0007] 本實(shí)用新型還公開了一種基于DMX512協(xié)議擴(kuò)展的中繼器的抑制干擾的方法，其 中DMX512協(xié)議擴(kuò)展方式為：在DMX512幀的末尾加入CRC-16校驗(yàn)和及被重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)的幀編 號(hào)。
[0008] 本實(shí)用新型所述的抑制干擾方法如下：
[0009] 所述中繼器連接DMX512控制臺(tái)與DMX網(wǎng)絡(luò)總線，中繼器在接收到DMX512控制臺(tái) 單幀信息的一半時(shí)開始以雙倍速率在信號(hào)輸出端以擴(kuò)展協(xié)議的方式開始轉(zhuǎn)發(fā)，當(dāng)接收到控 制臺(tái)數(shù)據(jù)幀的尾字節(jié)后，中繼器按照上述協(xié)議擴(kuò)展所定義的校驗(yàn)方式將校驗(yàn)段和轉(zhuǎn)發(fā)編號(hào) 放置在末尾發(fā)出，同時(shí)重新開始發(fā)送接收到的數(shù)據(jù)幀，當(dāng)此數(shù)據(jù)幀第二次被發(fā)送后，新的控 制臺(tái)數(shù)據(jù)幀已有一半到達(dá)；依次收到轉(zhuǎn)發(fā)編號(hào)相同的兩幀后，單片機(jī)的接收端根據(jù)下述邏 輯選擇是否刷新數(shù)據(jù)或指令：
[0010] (1)當(dāng)兩幀的校驗(yàn)段都正確時(shí)，使用該數(shù)據(jù)或指令；
[0011] (2)當(dāng)兩幀中校驗(yàn)段均錯(cuò)誤時(shí)，延續(xù)使用上一幀的數(shù)據(jù)和指令；
[0012] (3)當(dāng)兩幀中僅有一幀校驗(yàn)段正確時(shí)，使用正確幀數(shù)據(jù)，丟棄校驗(yàn)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)；
[0013] 根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，信息幀間可加入適當(dāng)間隔。
[0014] 本實(shí)用新型所述的抑制干擾的方法，在不同數(shù)據(jù)長度的情況下中繼器能按照要求 轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，可以有效減少95%以上特定通信干擾環(huán)境下的運(yùn)行錯(cuò)誤。
[0015] 本實(shí)用新型所述的一種基于DMX512協(xié)議擴(kuò)展的中繼器及抑制干擾的方法，所述 中繼器的信號(hào)輸入端為控制臺(tái)引出的RS-485數(shù)據(jù)線，信號(hào)輸出端為DMX512網(wǎng)絡(luò)RS-485數(shù) 據(jù)線。
[0016] 有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0017] 1.本實(shí)用新型對(duì)DMX512協(xié)議擴(kuò)展簡(jiǎn)單，通信協(xié)議的復(fù)雜度沒有明顯增加；
[0018] 2.本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)冗余接收，可以大大減少脈沖干擾時(shí)的丟幀現(xiàn)象；
[0019] 3.本實(shí)用新型通用性相對(duì)較強(qiáng)，廠商可以提供與設(shè)備配套的中繼器，并可通過上 位機(jī)界面來配置中繼器和燈具工作在普通DMX512模式或協(xié)議擴(kuò)展模式；
[0020] 4.本實(shí)用新型中繼器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)和制造成本低，易于推廣，有工程應(yīng)用價(jià)值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】 [0022] ：
[0023] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于 說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍，在閱讀了本實(shí)用新型之后，本領(lǐng)域技術(shù) 人員對(duì)本實(shí)用新型的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0024] 實(shí)施例：
[0025] 如圖所示的一種基于DMX512協(xié)議擴(kuò)展的中繼器，包括：主控單片機(jī)和電平轉(zhuǎn)換及 隔離電路；所述主控單片機(jī)通信接口的接收端和發(fā)送端分別經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換及隔離后接入 DMX網(wǎng)絡(luò)。
[0026] 所述中繼器采用Mcrochip PIC24系列單片機(jī)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換等處理，按照 DMX512-A協(xié)議的基本要求，所述電平轉(zhuǎn)換及隔離電路采用SP485進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，采用6N137 和隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器對(duì)通信線路和電源進(jìn)行隔離。本實(shí)用新型中使用了 Microchip公司 設(shè)計(jì)生產(chǎn)的一款PIC24低成本16位RISC微控制器。此款MCU采用改進(jìn)型的哈佛架構(gòu)，帶 有32KB Flash和4KB RAM存儲(chǔ)器，在系統(tǒng)時(shí)鐘為32MHz時(shí)可以達(dá)到最高16MIPS的運(yùn)行速 度，具有豐富的外設(shè)資源，其中設(shè)有的FIFO接收/發(fā)送緩沖區(qū)的UART模塊1和UART模塊 2分別與電平轉(zhuǎn)換及隔離電路連接。
[0027] 基于上述DMX512協(xié)議擴(kuò)展的中繼器的抑制干擾方法中，DMX512協(xié)議擴(kuò)展方式為： 在DMX512幀的末尾加入CRC-16校驗(yàn)和及被重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)的幀編號(hào)。
[0028] 本實(shí)施例中抑制干擾的具體方法如下：
[0029] 所述中繼器連接DMX512控制臺(tái)與DMX網(wǎng)絡(luò)總線，其中的UART1負(fù)責(zé)接收控制臺(tái)發(fā) 送的控制信息，通信速率為250kbps，UART2負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)以原始數(shù)據(jù)速率的雙倍即500kbps 轉(zhuǎn)發(fā)到子網(wǎng)。在偵測(cè)到幀起始部分后，MCU將收到的數(shù)據(jù)逐一保存在一個(gè)516字節(jié)的緩沖 區(qū)內(nèi)，并計(jì)算更新CRC-16數(shù)據(jù)校驗(yàn)和，當(dāng)控制臺(tái)信息發(fā)送到258字節(jié)，同時(shí)中繼器在接收到 DMX512控制臺(tái)單幀信息的一半時(shí)開始以雙倍速率在信號(hào)輸出端按次序通過UART2以擴(kuò)展 協(xié)議的方式開始轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)UART1繼續(xù)接收控制臺(tái)數(shù)據(jù)。當(dāng)接收到控制臺(tái)數(shù)據(jù)幀的尾字節(jié) 后，中繼器根據(jù)CRC-16計(jì)算出的校驗(yàn)和并按照上述協(xié)議擴(kuò)展所定義的校驗(yàn)方式將校驗(yàn)段 和轉(zhuǎn)發(fā)編號(hào)放置在末尾發(fā)出，同時(shí)重新開始發(fā)送接收到的數(shù)據(jù)幀，當(dāng)此數(shù)據(jù)幀第二次被發(fā) 送后，新的控制臺(tái)數(shù)據(jù)幀已有一半到達(dá)；依次收到轉(zhuǎn)發(fā)編號(hào)相同的兩幀后，單片機(jī)的接收端 根據(jù)下述邏輯選擇是否刷新數(shù)據(jù)或指令：
[0030] (1)當(dāng)兩幀的校驗(yàn)段都正確時(shí)，使用該數(shù)據(jù)或指令；
[0031] (2)當(dāng)兩幀中校驗(yàn)段均錯(cuò)誤時(shí)，延續(xù)使用上一幀的數(shù)據(jù)和指令；
[0032] (3)當(dāng)兩幀中僅有一幀校驗(yàn)段正確時(shí)，使用正確幀數(shù)據(jù)，丟棄校驗(yàn)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。
[0033] 根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，信息幀間可加入適當(dāng)間隔。
[0034] 上述基于DMX512協(xié)議擴(kuò)展的中繼器抑制干擾的方法，所述中繼器的信號(hào)輸入端 為控制臺(tái)引出的RS-485數(shù)據(jù)線，信號(hào)輸出端為DMX512網(wǎng)絡(luò)RS-485數(shù)據(jù)線。在各種應(yīng)用中， 干擾通常是通過電源線耦合至通信線路，所以中繼器應(yīng)該盡量放置在貼近控制設(shè)備的信號(hào) 輸出端口附近，以降低原始控制信號(hào)被干擾的可能性。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于DMX512協(xié)議擴(kuò)展的中繼器，其特征在于：包括：主控單片機(jī)和電平轉(zhuǎn)換 及隔離電路；所述主控單片機(jī)通信接口的接收端和發(fā)送端分別經(jīng)電平轉(zhuǎn)換及隔離后接入 DMX512 網(wǎng)絡(luò)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DMX512協(xié)議擴(kuò)展的中繼器，其特征在于：所述中繼器采 用Mcrochip PIC24系列單片機(jī)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，采用SP485進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，采用6N137和隔 離式DC/DC轉(zhuǎn)換器對(duì)通信線路和電源進(jìn)行隔離；所述主控單片機(jī)中設(shè)有的FIFO接收/發(fā)送 緩沖區(qū)的UART模塊1和UART模塊2分別與電平轉(zhuǎn)換及隔離電路連接以實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換。
【文檔編號(hào)】H04L29/06GK203872205SQ201420312177
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】朱學(xué)莉, 朱樹先, 郭勝輝, 祝勇俊, 高涵文 申請(qǐng)人:蘇州科技學(xué)院