一种基于dmx512协议扩展的中继器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于DMX512协议扩展的中继器，包括：主控单片机和电平转换及隔离电路；所述单片机通信接口的接收端和发送端均经过电平转换及隔离后接入DMX512网络。本实用新型实现了数据帧校验及冗余接收，可以大大减少系统受到脉冲干扰时丢失控制信息的现象，同时本实用新型对DMX512协议扩展简单，通信协议的复杂度没有明显增加。
【专利说明】-种基于DMX512协议扩展的中继器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种中继器，具体是涉及一种基于DMX512协议扩展的中继器。
【背景技术】
[0002] DMX512通信协议是一种数字化娱乐灯光设备的通用控制协议，被广泛应用于娱乐 照明行业。该通信协议因其简单、实用和高效的特点，在包括电脑灯在内的各种舞台效果 灯、调光控制器、控制台、换色器、电动吊杆等各种舞台灯光设备中得到了广泛的应用。但 是，DMX512通信协议的帧结构中缺少校验手段，并且数据只能被单向由主机向所有从机发 送，从机无法识别到通信过程中产生的错误，也无法对错误状态进行反馈。因此在一些电 磁环境复杂的场合下，主机发送的数据易受其他环境耦合至数据总线的差模干扰，主机发 送的指令不能被正确执行，从而出现灯光意外闪烁或丢失控制信息、电机意外转动等情况。 例如，当建筑立面/舞台灯光照明等可调光设备搭配用于调节灯具照射角度的电动机使用 时，由于公用电源线路和布线方式等原因，电机启停时容易对通信线路造成干扰，这种脉 冲干扰会导致灯光意外闪烁或丢失控制信息，严重影响整体视觉效果。
[0003] 应对此种干扰一般使用DMX512协议保留的EF扩展，可将备用通信线路作为冗余 数据线路，或使用备用通信线路以更高的速率发送控制信息以实现数据的冗余发送和校验 /反馈等功能，以此达到抑制通信干扰的目的。此种方法的优点是给开发设计者提供了灵活 的扩展方式和优良的综合效果，但不足之处也很明显：系统和通信协议复杂程度高，开发周 期长且方案通用程度差，设备的可复用性低，难以普及推广。此外在成本方面，会带来线路 材料及敷设成本大幅上升、需要采购配套的设备等问题。 实用新型内容
[0004] 实用新型目的：本实用新型的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种能够抑 制脉冲干扰、改善DMX512通信协议的应用效果的中继器。
[0005] 技术方案：为了实现以上目的，本实用新型所述的一种基于DMX512协议扩展的中 继器，包括：主控单片机和电平转换及隔离电路；所述主控单片机的通信接口接收端和发 送端均经过电平转换隔离后接入DMX网络。本实用新型所述中继器无需使用DMX512协议 保留的EF扩展，通信协议的复杂程度可以大大降低，可以采用低成本、结构简单的中继器 进行协议中转，线路材料和敷设成本较普通方案并无明显增加。
[0006] 本实用新型中采用Microchip PIC24系列单片机进行协议转换，所述电平转换及 隔离电路采用SP485进行电平转换，采用6N137和隔离式DC/DC转换器对通信线路和电源 进行隔离；所述主控单片机中设有的FIFO接收/发送缓冲区的UART模块1和UART模块 2分别与电平转换及隔离电路连接。本实用新型中使用了 Microchip公司设计生产的一款 PIC24低成本16位RISC微控制器。此款MCU采用改进型的哈佛架构，带有32KB Flash和 4KB RAM存储器，在系统时钟为32MHz时可以达到最高16MIPS的处理能力，该MCU具有丰富 的外设资源，尤其是适用于本应用的CRC循环冗余校验发生器和带有4级深FIFO接收/发 送缓冲区的UART模块。
[0007] 本实用新型还公开了一种基于DMX512协议扩展的中继器的抑制干扰的方法，其 中DMX512协议扩展方式为：在DMX512帧的末尾加入CRC-16校验和及被重复转发的帧编 号。
[0008] 本实用新型所述的抑制干扰方法如下：
[0009] 所述中继器连接DMX512控制台与DMX网络总线，中继器在接收到DMX512控制台 单帧信息的一半时开始以双倍速率在信号输出端以扩展协议的方式开始转发，当接收到控 制台数据帧的尾字节后，中继器按照上述协议扩展所定义的校验方式将校验段和转发编号 放置在末尾发出，同时重新开始发送接收到的数据帧，当此数据帧第二次被发送后，新的控 制台数据帧已有一半到达；依次收到转发编号相同的两帧后，单片机的接收端根据下述逻 辑选择是否刷新数据或指令：
[0010] (1)当两帧的校验段都正确时，使用该数据或指令；
[0011] (2)当两帧中校验段均错误时，延续使用上一帧的数据和指令；
[0012] (3)当两帧中仅有一帧校验段正确时，使用正确帧数据，丢弃校验错误的数据；
[0013] 根据不同的应用场合，信息帧间可加入适当间隔。
[0014] 本实用新型所述的抑制干扰的方法，在不同数据长度的情况下中继器能按照要求 转发数据，可以有效减少95%以上特定通信干扰环境下的运行错误。
[0015] 本实用新型所述的一种基于DMX512协议扩展的中继器及抑制干扰的方法，所述 中继器的信号输入端为控制台引出的RS-485数据线，信号输出端为DMX512网络RS-485数 据线。
[0016] 有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
[0017] 1.本实用新型对DMX512协议扩展简单，通信协议的复杂度没有明显增加；
[0018] 2.本实用新型实现了数据冗余接收，可以大大减少脉冲干扰时的丢帧现象；
[0019] 3.本实用新型通用性相对较强，厂商可以提供与设备配套的中继器，并可通过上 位机界面来配置中继器和灯具工作在普通DMX512模式或协议扩展模式；
[0020] 4.本实用新型中继器结构简单，设计和制造成本低，易于推广，有工程应用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1是本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】 [0022] ：
[0023] 下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于 说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术 人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0024] 实施例：
[0025] 如图所示的一种基于DMX512协议扩展的中继器，包括：主控单片机和电平转换及 隔离电路；所述主控单片机通信接口的接收端和发送端分别经过电平转换及隔离后接入 DMX网络。
[0026] 所述中继器采用Mcrochip PIC24系列单片机进行协议转换等处理，按照 DMX512-A协议的基本要求，所述电平转换及隔离电路采用SP485进行电平转换，采用6N137 和隔离式DC/DC转换器对通信线路和电源进行隔离。本实用新型中使用了 Microchip公司 设计生产的一款PIC24低成本16位RISC微控制器。此款MCU采用改进型的哈佛架构，带 有32KB Flash和4KB RAM存储器，在系统时钟为32MHz时可以达到最高16MIPS的运行速 度，具有丰富的外设资源，其中设有的FIFO接收/发送缓冲区的UART模块1和UART模块 2分别与电平转换及隔离电路连接。
[0027] 基于上述DMX512协议扩展的中继器的抑制干扰方法中，DMX512协议扩展方式为： 在DMX512帧的末尾加入CRC-16校验和及被重复转发的帧编号。
[0028] 本实施例中抑制干扰的具体方法如下：
[0029] 所述中继器连接DMX512控制台与DMX网络总线，其中的UART1负责接收控制台发 送的控制信息，通信速率为250kbps，UART2负责将数据以原始数据速率的双倍即500kbps 转发到子网。在侦测到帧起始部分后，MCU将收到的数据逐一保存在一个516字节的缓冲 区内，并计算更新CRC-16数据校验和，当控制台信息发送到258字节，同时中继器在接收到 DMX512控制台单帧信息的一半时开始以双倍速率在信号输出端按次序通过UART2以扩展 协议的方式开始转发，同时UART1继续接收控制台数据。当接收到控制台数据帧的尾字节 后，中继器根据CRC-16计算出的校验和并按照上述协议扩展所定义的校验方式将校验段 和转发编号放置在末尾发出，同时重新开始发送接收到的数据帧，当此数据帧第二次被发 送后，新的控制台数据帧已有一半到达；依次收到转发编号相同的两帧后，单片机的接收端 根据下述逻辑选择是否刷新数据或指令：
[0030] (1)当两帧的校验段都正确时，使用该数据或指令；
[0031] (2)当两帧中校验段均错误时，延续使用上一帧的数据和指令；
[0032] (3)当两帧中仅有一帧校验段正确时，使用正确帧数据，丢弃校验错误的数据。
[0033] 根据不同的应用场合，信息帧间可加入适当间隔。
[0034] 上述基于DMX512协议扩展的中继器抑制干扰的方法，所述中继器的信号输入端 为控制台引出的RS-485数据线，信号输出端为DMX512网络RS-485数据线。在各种应用中， 干扰通常是通过电源线耦合至通信线路，所以中继器应该尽量放置在贴近控制设备的信号 输出端口附近，以降低原始控制信号被干扰的可能性。
【权利要求】
1. 一种基于DMX512协议扩展的中继器，其特征在于：包括：主控单片机和电平转换 及隔离电路；所述主控单片机通信接口的接收端和发送端分别经电平转换及隔离后接入 DMX512 网络。
2. 根据权利要求1所述的基于DMX512协议扩展的中继器，其特征在于：所述中继器采 用Mcrochip PIC24系列单片机进行协议转换，采用SP485进行电平转换，采用6N137和隔 离式DC/DC转换器对通信线路和电源进行隔离；所述主控单片机中设有的FIFO接收/发送 缓冲区的UART模块1和UART模块2分别与电平转换及隔离电路连接以实现协议转换。
【文档编号】H04L29/06GK203872205SQ201420312177
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】朱学莉, 朱树先, 郭胜辉, 祝勇俊, 高涵文 申请人:苏州科技学院