基于ARM技术的多协议调光系统

李南安 梁芳芳

（广东工程职业技术学院，广东 广州 510520）

基于ARM技术的多协议调光系统

李南安 梁芳芳

（广东工程职业技术学院，广东 广州 510520）

为了满足调光系统的网络化和多协议趋势，提出了一种基于ARM技术的多协议调光系统。采用嵌入式linux操作系统和工业化的工业级ARM9开发平台。所设计实现的系统有效的实现了调光市场的设备需求，丰富了公司的产品和增强了产品适应性。

DMX 512；ART-NET；ACN；调光

调光系统广泛应用于剧场、体育馆、电视台演播厅、音乐会、大型LED广告牌等场所。灯光的效果对整个舞台的布景、运动员水平的发挥、广告效果以及音乐会场气氛都有很大的影响。近年来，随着科学技术的进步以及人们欣赏水平的提高，人们对灯光的控制效果提出了更高的要求。

1 调光协议

1.1 DMX 512协议

DMX 512协议是Digital Multiplex的缩写，是灯光行业数字化设备的通用信号控制协议，同时也是是一种国际协议。USITT DMX512/1990是调光和灯光控制台数据传输标准，是娱乐灯光领域常用的控制协议。以前0-10V模拟控制用的比较多，现在DMX512是娱乐灯光行业最主要的控制协议。USITT DMX512/1990是由美国剧场技术协会USITT提出的。最原始的版本出版于1986年，在1990年做了修改。 该协议以帧为单位，每帧数据由同步头和512个字节组成，以符合EIA 485标准的串行方式进行数据发送和接收，数据传输速率为250KBit/秒。一个字节又和一个起始位和两个结束位一起组成一个帧。第一个字节是起始字节，接下来的字节是传送到控制设备上的数据。这一标准最开始是为调光器设计的，所以控制数据的第一个是回路1的，第二个字节给回路2，依次类推，直到最后一个字节传给第512回路。DMX512控制协议假设接收器的最小存储量，即使没有一个字节改变，也会连续不断的发送信息（ 速度高达每秒44次）。但缺点是被控制的设备不能将错误或信息反馈到控制器上，也就是说输入单向传输模式。

1.2 Art-Net协议

Art-Net 是一个10BaseT 基于TCP/IP 协议的以太网协议，其目的是用标准网络技术允许远程传输大量的DMX512数据，支持同一网络兼容不同厂家设备相互通讯和操作.以太网是目前世界上最普遍使用的局域组网结构模式 常用的有线模式是802.3网络协议；无线模式是802.11网络协议TCP/IP通讯协议集是当前网络最普遍使用的数据传输协议。

控制设备发送数据的过程可示为：调光台-＞协议(编码)-＞TCP/IP(打包)-＞网线(传输)或无线（传输）-＞TCP/IP(拆包)-＞协议(解码)-＞DMX512-＞DMX设备-＞灯具或其它DMX终端。

Art-Net 协议在最新版本采用了有限子网和非路由方法每个节点(设备)具有唯一IP地址 UDP用作源和目的设备固定端口是0x1936 用A类IP地址配置机制 因此允许Art-Net协议可以直接通讯以及不需要网络服务器使设备连上网络使用A类地址作封闭网络 可确保Art-Net数据不被路由到国际互联网。

Art-Net 的每个设备具有从MAC 地址计算出唯一IP 地址 MAC 机器(如网卡)地址是48位数如 u:v:w:x:y:z 这是全球唯一的编码 前 3字节 u.v.w 要向专门组织注册 后 3字节 x.y.z 由专门组织分配 为了将支持Art-Net不同厂家的IP地址冲突的可能性减至最低 在MAC地址中增加产品的OEM代码OEM代码需向Art-Net组织注册登记 从而可全球唯一定义特指厂商的产品类型。

Art-Net协议使网上设备具有即插即用能力 这无疑大大的提高调光网络的智能化水平和操作可靠性。

1.3 ACN 协议

ACN是旨在提供下一代灯光控制网络数据传输的先进控制网络标准 ACN 要去完成包括DMX 协议的更多工作 ACN 将统一灯光控制网络 允许单一网络传输很多不同种类的调光及其它相关数据 并且可以连接来自不同厂家的调光设备ACN协议并不局限于灯光领域 预期将适用于音响控制和舞台机械设备 它可以应用于任何支持TCP/IP协议的网络中 通常最普遍的是应用于以太网络 目前 协议标准的大部分已经基本编写完成 虽然这一标准还尚未获得美国国家标准协会通过 但是由于它的先进性 优越性为业界所广泛看好 世界上许多国家的厂商已纷纷设计符合这一标准的灯光网络系统架构和制造出相应系列灯光网络产品 称之为 ACN-Ready 或准ACN 产品以支持ACN协议而尽早通过确认和抢占市场先机

2 AT91SAM9261平台

AT91SAM9261是 atmel公司生产的以 ARM926EJ-S ARM Thumb处理器为核心的完全片上系统(SOC)，它扩展了DSP指令集和Jazelle Java加速器。主时钟频率190MHz时性能高达210MIPS。 AT91SAM926是一个为带LCD显示应用而优化了的主机处理器。它的集成 LCD控制器支持 BW而且达到 16M色彩，主动和被动LCD显示。16K字节的片上SRAM可配置为帧缓冲，能将LCD刷新对整体处理器性能上的影响降低到最小。外部总线接口包括支持同步 DRAM（SDRAM）和支持静态存储器的控制器，并有特殊接口电路以支持 CompactFLASH和NandFLASH。 AT91SAM9261集成了一个支持映射的基于ROM的Bootloader，例如从外部DataFlash映射到外部SDRAM。由软件控制的功率管理控制器（PMC）通过有选择的启用和关闭处理器、各种外设以及对工作频率的调节使得系统功率损耗保持最低。 AT91SAM9261还集成了宽范围的调试特性。包括JTAG-ICE，一个专用的UART调试通道（DBUG）和嵌入式实时追踪。这使所有应用和开发，特别是严格要求实时性的应用得以实现。

3 多协议调光系统实现

广州市某灯光设备有限公司为了适应目前调光系统的网络趋势，与笔者合作，在公司原有调光系统的基础一起开发了多协议调光系统。该系统采用杭州迈冲科技有限公司的工业级ARM9开发平台AT91SAM9261-EK,结合本系统的硬件资源需求，采用如下系统框架。操作系统采用嵌入式linux操作系统，实时性能满足调光系统的要求。

4 结论

多协议调光系统开发完成后，不仅丰富了广州市某灯光设备有限公司的产品，而且在实际应用中也表现出良好的适应性，该系统主要有以下特点：①适用性极强，不仅适用传统的DMX512协议，而且还满足ART-NET,CAN，及改公司内部的网络调光协议。②应用组合灵活，可以支持几种协议的灵活转换。③系统实时性，可靠性极高。

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multi-protocol dimming System Based on ARM Technology

In order to meet the dimming system networked and multi-protocol trends,and some suggestions of multi-protocol dimming System based on the ARM technology were put forward.Used the embedded Linux operating system and industrial ARM9 development platform,through designing the realized system,the equipment demand of dimming market was realized effectively, it enriched the corporate products and the product adaptability was enhanced.

DMX 512; ART-NET; CAN;Dimming

TP311

A

1008-1151(2012)05-0004-02

2012-03-27

李南安（1976－），男，福建上杭人，广东工程职业技术学院机电工程系工程师，硕士研究生，研究方向为工业自动化及通信技术。