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        基于Cortex—M0的DMX512調(diào)光設(shè)備設(shè)計(jì)

        2013-12-31 00:00:00朱文彬李南安
        電子世界 2013年20期

        【摘要】為了滿足日益發(fā)展的舞臺(tái)燈光要求,本文提出了一種基于Cortex-M0為基礎(chǔ)的DMX512協(xié)議調(diào)光設(shè)備的設(shè)計(jì),并對(duì)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進(jìn)行了說(shuō)明。

        【關(guān)鍵詞】Cortex-M0;DMX512;NUC100

        1.引言

        DMX512協(xié)議是美國(guó)劇場(chǎng)技術(shù)協(xié)會(huì)(United-States Institute forTheaterTechnology,USITT)制定的數(shù)字多路復(fù)用協(xié)議,其制定的初衷是為了使舞臺(tái)、劇場(chǎng)等地所使用的眾多的調(diào)光器和控制器能相互兼容。雖然它不是一個(gè)行業(yè)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),但是由于它的簡(jiǎn)單性和實(shí)用性,自從出臺(tái)以來(lái),得到了世界各地生產(chǎn)商和使用者普遍承認(rèn)。在國(guó)內(nèi)也有越來(lái)越多的生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)或關(guān)注采用DMX512協(xié)議的數(shù)字調(diào)光設(shè)備。

        本文設(shè)計(jì)了一種基于Cortex-M0單片機(jī)的DMX512調(diào)光設(shè)備,能接入2路DMX信號(hào),并進(jìn)行合并進(jìn)行調(diào)光,并根據(jù)內(nèi)部AD進(jìn)行硅路溫度,電壓和電流進(jìn)行檢測(cè),然后報(bào)告給控臺(tái)。

        2.Cortex-M0

        ARM Cortex-M01處理器是現(xiàn)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(chǎng)合,中斷現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)保護(hù)使得它在進(jìn)入與退出中斷時(shí)的軟件開銷降到最低同時(shí)具有確定的指令執(zhí)行時(shí)間能保證每條指令執(zhí)行的時(shí)間總是相同的,從而能達(dá)到一種實(shí)時(shí)控制。作為ARM公司的最低端產(chǎn)品,同樣擁有高性價(jià)比,穩(wěn)定可靠的特性,由此選用此款芯片并應(yīng)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(shè)計(jì)

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

        圖1 系統(tǒng)框圖

        圖2 硬件框圖

        DMX512信號(hào)的本質(zhì)就是RS485信號(hào),因此通過NUC100自帶的串口并加485芯片來(lái)接入就能滿足要求。溫度、電流檢測(cè)模塊通過外圍電流將溫度和電流轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)通過NUC100自帶的AD通道進(jìn)行采樣。相位檢測(cè)模塊通過LM258比較器正確檢測(cè)到交流電的過零點(diǎn)。調(diào)光輸出輸出模塊將NUC100輸出PWM信號(hào)來(lái)控制硅塊以達(dá)到控制燈光強(qiáng)弱。通信模塊能夠通過串口,將實(shí)時(shí)檢測(cè)的溫度和電流大小報(bào)告給控制臺(tái),而且控制臺(tái)能夠通過該接口對(duì)設(shè)備的進(jìn)行設(shè)置。整個(gè)設(shè)備的硬件框圖如下:

        4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

        軟件部分采用程序模塊化設(shè)計(jì),便于各個(gè)功能的調(diào)試和實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)軟件程序主要主程序,Dmx512信號(hào)處理,調(diào)光控制PWM輸出處理,通信處理,顯示處理等5個(gè)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(dá)到控制燈光亮度的目的。主程序流程如圖3所示。

        圖3 主程序流程圖

        4.2 Dmx512信號(hào)處理模塊

        Dmx512信號(hào)處理模塊接收外部來(lái)的dmx512信號(hào),接收到了break信號(hào)后,開始接收數(shù)據(jù),收到下一個(gè)break信號(hào),一幀dmx512數(shù)據(jù)接收完成。

        圖4 Dmx512數(shù)據(jù)接收流程圖

        4.3 調(diào)光控制PWM輸出處理模塊

        PWM輸出處理模塊根據(jù)DMX512數(shù)據(jù),輸出周期為10ms的PWM信號(hào)。

        圖5 PWM調(diào)光輸出流程圖

        4.4 通信處理處理模塊

        通信處理處理模塊處理控臺(tái)來(lái)的信號(hào),進(jìn)行設(shè)備的初始化,配置,調(diào)試工作。

        4.5 顯示處理處理模塊

        顯示處理處理模塊負(fù)責(zé)顯示設(shè)備使用DMX512信號(hào)的開始地址顯示。

        5.結(jié)束語(yǔ)

        本文設(shè)計(jì)了一種基于Cortex-M0的DMX512調(diào)光設(shè)備,以485串口通信技術(shù)為基礎(chǔ),并從應(yīng)用角度出發(fā),給出了DMX512調(diào)光調(diào)節(jié)的硬,軟件設(shè)計(jì)。實(shí)際應(yīng)用證明,該設(shè)備操作方便,運(yùn)行良好,功能穩(wěn)定,可靠。

        參考文獻(xiàn)

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        作者簡(jiǎn)介:

        李南安,男,福建上杭人,碩士,工程師,研究方向:嵌入式系統(tǒng)、工業(yè)控制、通信技術(shù)。

        朱文彬,男,廣東陽(yáng)江人,大學(xué)本科,研究方向:調(diào)光設(shè)備硬件。

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