基于ARM技術的多協議調光系統

李南安 梁芳芳

（廣東工程職業技術學院，廣東 廣州 510520）

基于ARM技術的多協議調光系統

李南安 梁芳芳

（廣東工程職業技術學院，廣東 廣州 510520）

為了滿足調光系統的網絡化和多協議趨勢，提出了一種基于ARM技術的多協議調光系統。采用嵌入式linux操作系統和工業化的工業級ARM9開發平臺。所設計實現的系統有效的實現了調光市場的設備需求，豐富了公司的產品和增強了產品適應性。

DMX 512；ART-NET；ACN；調光

調光系統廣泛應用于劇場、體育館、電視臺演播廳、音樂會、大型LED廣告牌等場所。燈光的效果對整個舞臺的布景、運動員水平的發揮、廣告效果以及音樂會場氣氛都有很大的影響。近年來，隨著科學技術的進步以及人們欣賞水平的提高，人們對燈光的控制效果提出了更高的要求。

1 調光協議

1.1 DMX 512協議

DMX 512協議是Digital Multiplex的縮寫，是燈光行業數字化設備的通用信號控制協議，同時也是是一種國際協議。USITT DMX512/1990是調光和燈光控制臺數據傳輸標準，是娛樂燈光領域常用的控制協議。以前0-10V模擬控制用的比較多，現在DMX512是娛樂燈光行業最主要的控制協議。USITT DMX512/1990是由美國劇場技術協會USITT提出的。最原始的版本出版于1986年，在1990年做了修改。 該協議以幀為單位，每幀數據由同步頭和512個字節組成，以符合EIA 485標準的串行方式進行數據發送和接收，數據傳輸速率為250KBit/秒。一個字節又和一個起始位和兩個結束位一起組成一個幀。第一個字節是起始字節，接下來的字節是傳送到控制設備上的數據。這一標準最開始是為調光器設計的，所以控制數據的第一個是回路1的，第二個字節給回路2，依次類推，直到最后一個字節傳給第512回路。DMX512控制協議假設接收器的最小存儲量，即使沒有一個字節改變，也會連續不斷的發送信息（ 速度高達每秒44次）。但缺點是被控制的設備不能將錯誤或信息反饋到控制器上，也就是說輸入單向傳輸模式。

1.2 Art-Net協議

Art-Net 是一個10BaseT 基于TCP/IP 協議的以太網協議，其目的是用標準網絡技術允許遠程傳輸大量的DMX512數據，支持同一網絡兼容不同廠家設備相互通訊和操作.以太網是目前世界上最普遍使用的局域組網結構模式 常用的有線模式是802.3網絡協議；無線模式是802.11網絡協議TCP/IP通訊協議集是當前網絡最普遍使用的數據傳輸協議。

控制設備發送數據的過程可示為：調光臺-＞協議(編碼)-＞TCP/IP(打包)-＞網線(傳輸)或無線（傳輸）-＞TCP/IP(拆包)-＞協議(解碼)-＞DMX512-＞DMX設備-＞燈具或其它DMX終端。

Art-Net 協議在最新版本采用了有限子網和非路由方法每個節點(設備)具有唯一IP地址 UDP用作源和目的設備固定端口是0x1936 用A類IP地址配置機制 因此允許Art-Net協議可以直接通訊以及不需要網絡服務器使設備連上網絡使用A類地址作封閉網絡 可確保Art-Net數據不被路由到國際互聯網。

Art-Net 的每個設備具有從MAC 地址計算出唯一IP 地址 MAC 機器(如網卡)地址是48位數如 u:v:w:x:y:z 這是全球唯一的編碼 前 3字節 u.v.w 要向專門組織注冊 后 3字節 x.y.z 由專門組織分配 為了將支持Art-Net不同廠家的IP地址沖突的可能性減至最低 在MAC地址中增加產品的OEM代碼OEM代碼需向Art-Net組織注冊登記 從而可全球唯一定義特指廠商的產品類型。

Art-Net協議使網上設備具有即插即用能力 這無疑大大的提高調光網絡的智能化水平和操作可靠性。

1.3 ACN 協議

ACN是旨在提供下一代燈光控制網絡數據傳輸的先進控制網絡標準 ACN 要去完成包括DMX 協議的更多工作 ACN 將統一燈光控制網絡 允許單一網絡傳輸很多不同種類的調光及其它相關數據 并且可以連接來自不同廠家的調光設備ACN協議并不局限于燈光領域 預期將適用于音響控制和舞臺機械設備 它可以應用于任何支持TCP/IP協議的網絡中 通常最普遍的是應用于以太網絡 目前 協議標準的大部分已經基本編寫完成 雖然這一標準還尚未獲得美國國家標準協會通過 但是由于它的先進性 優越性為業界所廣泛看好 世界上許多國家的廠商已紛紛設計符合這一標準的燈光網絡系統架構和制造出相應系列燈光網絡產品 稱之為 ACN-Ready 或準ACN 產品以支持ACN協議而盡早通過確認和搶占市場先機

2 AT91SAM9261平臺

AT91SAM9261是 atmel公司生產的以 ARM926EJ-S ARM Thumb處理器為核心的完全片上系統(SOC)，它擴展了DSP指令集和Jazelle Java加速器。主時鐘頻率190MHz時性能高達210MIPS。 AT91SAM926是一個為帶LCD顯示應用而優化了的主機處理器。它的集成 LCD控制器支持 BW而且達到 16M色彩，主動和被動LCD顯示。16K字節的片上SRAM可配置為幀緩沖，能將LCD刷新對整體處理器性能上的影響降低到最小。外部總線接口包括支持同步 DRAM（SDRAM）和支持靜態存儲器的控制器，并有特殊接口電路以支持 CompactFLASH和NandFLASH。 AT91SAM9261集成了一個支持映射的基于ROM的Bootloader，例如從外部DataFlash映射到外部SDRAM。由軟件控制的功率管理控制器（PMC）通過有選擇的啟用和關閉處理器、各種外設以及對工作頻率的調節使得系統功率損耗保持最低。 AT91SAM9261還集成了寬范圍的調試特性。包括JTAG-ICE，一個專用的UART調試通道（DBUG）和嵌入式實時追蹤。這使所有應用和開發，特別是嚴格要求實時性的應用得以實現。

3 多協議調光系統實現

廣州市某燈光設備有限公司為了適應目前調光系統的網絡趨勢，與筆者合作，在公司原有調光系統的基礎一起開發了多協議調光系統。該系統采用杭州邁沖科技有限公司的工業級ARM9開發平臺AT91SAM9261-EK,結合本系統的硬件資源需求，采用如下系統框架。操作系統采用嵌入式linux操作系統，實時性能滿足調光系統的要求。

4 結論

多協議調光系統開發完成后，不僅豐富了廣州市某燈光設備有限公司的產品，而且在實際應用中也表現出良好的適應性，該系統主要有以下特點：①適用性極強，不僅適用傳統的DMX512協議，而且還滿足ART-NET,CAN，及改公司內部的網絡調光協議。②應用組合靈活，可以支持幾種協議的靈活轉換。③系統實時性，可靠性極高。

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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，廣東工程職業技術學院機電工程系工程師，碩士研究生，研究方向為工業自動化及通信技術。