基于Cortex-M0的DMX512調光設備的設計方案

1.引言

DMX512協議是美國劇場技術協會(United-States Institute forTheaterTechnology,USITT)制定的數字多路復用協議，其制定的初衷是為了使舞臺、劇場等地所使用的眾多的調光器和控制器能相互兼容。雖然它不是一個行業(yè)或國家標準，但是由于它的簡單性和實用性，自從出臺以來，得到了世界各地生產商和使用者普遍承認。在國內也有越來越多的生產廠家在生產或關注采用DMX512協議的數字調光設備。

本文提出了一種基于Cortex-M0單片機的DMX512調光設備的設計方案，該方案能接入2路DMX信號，并進行合并進行調光，并根據內部AD進行硅路溫度，電壓和電流進行檢測，然后報告給控臺。

2.Cortex-M0

ARM Cortex-M01處理器是現有的最小、能耗最低和能效最高的ARM處理器。該處理器硅面積極小、能耗極低并且所需的代碼量極少，而且是一款32位的RISC處理器，16位的Thumb指令集，代碼密度高。高度優(yōu)化的功耗與面積使其更適于低成本，低功耗的場合，中斷現場的自動保護使得它在進入與退出中斷時的軟件開銷降到最低同時具有確定的指令執(zhí)行時間能保證每條指令執(zhí)行的時間總是相同的，從而能達到一種實時控制。作為ARM公司的最低端產品，同樣擁有高性價比，穩(wěn)定可靠的特性，由此選用此款芯片并應用ARM公司的MDK集成開發(fā)工具，可提高開發(fā)效率，縮短開發(fā)周期。

3.系統(tǒng)硬件設計

本DMX512調光設備是以NUC100(Cortex-M0)為控制核心。整個系統(tǒng)的硬件部分包括DMX512信號接入模塊，MCU,相位檢測模塊，調光輸出模塊，溫度，電壓及電流檢測模塊，通信模塊、顯示模塊等。整個DMX512調光設備框圖如圖1所示。

DMX512信號的本質就是RS485信號，因此通過NUC100自帶的串口并加485芯片來接入就能滿足要求。溫度、電流檢測模塊通過外圍電流將溫度和電流轉換為對應的電壓信號通過NUC100自帶的AD通道進行采樣。相位檢測模塊通過LM258比較器正確檢測到交流電的過零點。調光輸出輸出模塊將NUC100輸出PWM信號來控制硅塊以達到控制燈光強弱。通信模塊能夠通過串口，將實時檢測的溫度和電流大小報告給控制臺，而且控制臺能夠通過該接口對設備的進行設置。整個設備的硬件框圖如下圖2所示。

4.系統(tǒng)軟件設計

軟件部分采用程序模塊化設計，便于各個功能的調試和實現。系統(tǒng)軟件程序主要主程序，Dmx512信號處理，調光控制PWM輸出處理，通信處理，顯示處理等5個模塊組成。

4.1 主程序模塊

主程序模塊采用循環(huán)查詢直至斷電退出，以達到控制燈光亮度的目的。主程序流程如圖3所示。

4.2 Dmx512信號處理模塊

Dmx512信號處理模塊接收外部來的dmx512信號，接收到了break信號后，開始接收數據，收到下一個break信號，一幀dmx512數據接收完成。dmx512數據接收流程如圖4所示。

4.3 調光控制PWM輸出處理模塊

PWM輸出處理模塊根據DMX512數據，輸出周期為10ms的PWM信號。圖5為PWM調光輸出流程。

4.4 通信處理處理模塊

通信處理處理模塊處理控臺來的信號，進行設備的初始化，配置，調試工作。

4.5 顯示處理處理模塊

顯示處理處理模塊負責顯示設備使用DMX512信號的開始地址顯示。

5.結束語

本文提出了一種基于Cortex-M0的DMX512調光設備設計方案，該方案以485串口通信技術為基礎，并從應用角度出發(fā)，給出了DMX512調光調節(jié)的硬，軟件設計。實際應用證明，該設備操作方便，運行良好，功能穩(wěn)定，可靠。