专利名称：舞台光纤通讯装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光纤通讯领域，特别涉及一种舞台光纤通讯装置。
背景技术：
传统的舞台数据通讯采用DMX512协议标准。该标准的一桢是这样的前面有一个低电平的同步头，后跟一个标识字节，下面是512个通道的512个字节十六进制数据。该标准的最大特点是桢中数据利用率高，没有任何校验。它的桢是连续发送的，即桢间没有停顿，采用250kbit/s的位速率传输，接收端则用后一桢数据覆盖前一桢数据。这种方法在舞台使用，即使前一桢数据有误，会被后一桢纠正，被控制的舞台设备的变化如调光器控制的灯光变化都在人眼睛的暂留期内，人眼睛是感觉不到的。这种方法的缺点是速度慢，传输信息量小，并且传输数据信号时由于电缆传输线的阻抗存在使信号变形而导致数据信号的可靠度降低以及通过电缆的电容耦合容易受到外界电磁场的干扰等。如图1所示为传统DMX512数据通讯系统的原理框图。
近年舞台用远距离通讯引入了光纤通信，都是利用传统的TCP/IP协议传输DMX512信号。从调光台发出的DMX512信号(包括一路或多路)，经过DMX512到TCP/IP的编码器编码等系列运算变换成标准的TCP/IP协议信号，再经过带光纤路由功能的交换机变换成光信号通过光纤传输，终端经过带光纤路由功能的交换机变换成电信号，再经过TCP/IP到DMX512的解码器解码等系列运算变换成标准的DMX512协议信号，最终传送给调光设备。交换机最多可达4级。如图2所示为采用TCP/IP协议传输多路DMX512数据的系统原理框图，该图中交换机级联达到4级，交换机级联数量已经达到极限。这种方法由于信号变换层次太多，每次变换都有延迟，最少交换机也要两级，即使两级交换机，信号延迟已经相当严重，故4级时其信号延迟更达到不能使用的程度。同时，由于较大规模演出场所的复杂性，4级交换机是远远不够用的，这还只是调光单网情况，所谓"多网合一"更是只能组建，不能使用的。
有人为解决传输信号延迟问题，采用了某些压縮算法，只传输有数据变化的通道的数据，这样一来，接收端必须增加解压縮算法及校验机制，发现有误码，接收端必须要求发送端重发。这种方法解决了传输信息量问题，但当有误码时却又引入了一个较大的延迟，误码时较大的延迟加上传输过程的延迟，信号延迟仍然很严重，且该方法仍然没有解决在较大规模演出场所时4级交换机远远不够用的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种传输速度快、延迟小且传输信息量大的舞台光纤通讯装置。
本实用新型的技术方案为 一种舞台光纤通讯装置，包括输入信号处理单元及其连接的多个输出信号处理单元，所述输入信号处理单元由1 8个信号
输入端、直接数据打包器和第一无协议光纤交换机通过光纤依次连接组成；所
述各个输出信号处理单元由第二无协议光纤交换机、直接数据解包器和多个信
号输出端通过光纤依次连接组成；所述输出信号处理单元的级联数为一级或一
级以上，每级有1 4个输出信号处理单元；其中第一无协议光纤交换机与第
一级输出信号处理单元的第二无协议光纤交换机通过光纤连接，各级输出信号
处理单元的第二无协议光纤交换机之间通过光纤连接；整个装置为一菊花链扩
展式的光纤网络结构。
所述信号输入端与调光台连接，其输入信号为DMX512协议标准电信号。所述信号输出端与舞台被控设备连接，其输出信号为DMX512协议标准
电信号。
所述第一无协议光纤交换机和第二无协议光纤交换机结构一致，包括通过光纤连接的4个光纤收发模块III和4个电平转换电路；第一无协议光纤交换机和第二无协议光纤交换机之间、各个第二无协议光纤交换机之间的连接均为通
过光纤连接各无协议光纤交换机的任意一个光纤收发模块m。
所述直接数据打包器由1 8个DMX信号输入端、1 4个CPLD逻辑或单片机、l个单片机及存储器、1 2个电平转换电路和1 2个光纤收发模块I按照信号传输方向依次连接组成。
所述直接数据解包器由1 2个光纤收发模块n、 1 2个电平转换电路、1个单片机及存储器、1 4个CPLD逻辑或单片机和1 8个DMX信号输出
端按照信号传输方向依次连接组成。
本实用新型的工作原理为各信号输入端输入DMX512协议标准电信号，
4并将各路电信号输送至直接数据打包器，再输送至第一无协议光纤交换机，该过程各路电信号被打包、升速并转换成光纤信号，从而完成输入信号的处理；被处理后的输入信号通过光纤输送至输出信号处理单元，依次经过第二无协议光纤交换机和数据解包器，将光纤信号转换为电信号，然后分包成多路
DMX512协议标准电信号，最后通过各信号输出端输出。当输出信号处理单元为多级时，则被处理后的输入信号通过各级输出信号处理单元的第二无协议光纤交换机依级传输直至各信号输出端。
其中，直接数据打包器的工作过程为CPLD逻辑或单片机在单片机及存储器的控制下，接收来自各DMX信号输入端的信号并转发到单片机及存储器中，信号被打包后经电平转换电路由电信号转换为光信号，最后由光纤收发模块I以光信号形式发出。
直接数据解包器的工作过程为在单片机及存储器的控制下，光纤收发模
块n接收到的光信号经电平转换电路转换为电信号，然后转发到单片机及存储
器，电信号经CPLD逻辑或单片机解包后，由各DMX信号输出端以标准DMX512信号形式发出。
第一无协议光纤交换机和第二无协议光纤交换机的结构与一般光纤交换机相同，由4个光纤收发模块III和4个电平转换电路通过光纤连接组成。其工作过程为某一光纤收发模块III输入一路信号，经相应的电平转换电路变换后，
发送到其他电平转换电路，最后由4光纤收发模块III以光信号形式输出；该过
程无协议光纤交换机始终表现为1路光纤信号输入，4路光纤信号同时输出。
本实用新型的有益效果在于
1、 本实用新型抗干扰能力强。传统的DMX512传输数据信号时由于电缆传输线的阻抗存在容易导致信号变形，使数据信号的可靠度降低，并且数据信号通过电缆的电容耦合时容易受到外界电磁场的干扰，本实用新型采用光纤传输克服了以上缺点。
2、 本实用新型数据传输延迟小。采用TCP/IP协议光纤通讯时，信号延迟较严重，交换机级联也很少，本实用新型采用无协议光纤交换机，可无穷级联，延迟很小，可以忽略不计；并且由于没有压缩和校验，DMX512打包只是多段DMX512首尾相连，DMX512解包只是把多段首尾相连的DMX512分开，计算量很小，发送端打包和接收端解包延迟很小。
3、 当前一桢数据包有误码时，会被后一桢纠正，被控制的舞台设备的变化(如调光器控制的灯光变化)都在人眼的暂留期内，人眼是感觉不到的。4、利用该装置可建立远距离光纤通讯系统，用于一些操作人员无法在现场而必须在几公里甚至几十公里之进行外操作的特殊场合，如有高楼、高山、峡谷、湖泊等的场景剧中；也可用于传输信息量大的场合，如大型露天演出，大型体育场馆演出等。
图l为传统DMX512数据通讯系统的原理框图。
图2为采用TCP/IP协议传输多路DMX512数据系统的原理框图。
图3为本实用新型舞台光纤通讯装置的输入信号处理单元与各输出信号处理单元的连接示意图。
图4为本实用新型舞台光纤通讯装置的输入信号处理单元与各级单个输出信号处理单元的电路原理图。
图5为本实用新型中无协议光纤交换机的原理框图。
图6为本实用新型中直接数据打包器的原理框图。
图7为本实用新型中直接数据解包器的原理框图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。以下实施例中输入信号处理单元采用3个信号输入端，数据打包器和数据解包器均采用2个电平转换电路和2个光纤收发模块。
实施例
本实用新型一种舞台光纤通讯装置，包括输入信号处理单元及其连接的多个输出信号处理单元，输入信号处理单元和各个输出信号处理单元通过光纤连接；输出信号单元可设置一级，也可设置多级，每级有1 4个输出信号处理单元，整个装置为一菊花链扩展式的光纤网络结构。如图3所示，与输入信号处理单元OO直接连接的输出信号处理单元ll、 12、 B、 14为第一级输出信号处理单元，与输出信号处理单元11连接的信号处理单元21、 22、 23为第二级输出信号处理单元，与输出信号处理单元21连接的输出信号处理单元31、32、 33为第三级输出信号处理单元，与输出信号处理单元31连接的输出信号处理单元41、 42、 43为第四级输出信号处理单元；同理，输出信号处理单元12、 13、 14往下连接第二级输出信号处理单元，输出信号处理单元22、 23往下连接第三级输出信号处理单元，输出信号处理单元32、 33往下连接第四级输出信号处理单元；以此类推，输出信号处理单元的级联数可为无穷级，整个舞台光纤通讯装置为一菊花链扩展式的光纤网络结构。
如图4所示，其中输入信号处理单元OO由信号输入端0011、 0012、 0013通过光纤连接直接数据打包器002，再连接第一无协议光纤交换机003组成；输出信号处理单元11由第二无协议光纤交换机113通过光纤连接直接数据解包器114，再连接信号输入端1151、 1152、 1153、 1154组成，其它各输出信号处理单元的结构与输出信号处理单元11 一致；各个输出信号处理单元之间的连接为通过光纤连接其中的各个第二无协议光纤交换机。
结合图4和图5，该舞台光纤通讯装置的工作过程为各信号输入端0011、0012、 0013输入DMX512协议标准电信号，并将各路电信号输送至直接数据打包器002，再输送至第一无协议光纤交换机003，该过程各路电信号被打包、升速并转换成光纤信号，从而完成输入信号的处理；被处理后的输入信号通过光纤输送至输出信号处理单元11，依次经过第二无协议光纤交换机113和数据解包器114，将光纤信号转换为电信号，然后分包成多路DMX512协议标准电信号，最后通过各信号输出端1151、 1152、 1153、 1154输出；第一级的其它输出信号处理单元同理；当输出信号处理单元为多级时，则被处理后的输入信号通过各级输出信号处理单元的第二无协议光纤交换机依级传输直至各信号输出端。
本实用新型所使用的第一无协议光纤交换机和第二无协议光纤交换机结构相同，如图5所示，包括4个光纤收发模块III00311 00314和4个电平转换电路00321 00324;其中4个电平转换电路相互连接并置于中间，光纤收发模块I1100311与电平转换电路00321连接，光纤收发模块ni00312与电平转换电路00322连接，电平转换电路00323与光纤收发模块III00313连接，电平转换电路00324与光纤收发模块III00314连接。其工作过程为某一光纤收发
模块in输入一路信号，经相应的电平转换电路变换后，发送到其他电平转换电路，最后由4个光纤收发模块m以光信号形式同时输出。
直接数据打包器002的结构如图6所示，由8个DMX信号输入端00211 00218、 4个CPLD逻辑或单片机00221 00224、 1个单片机及存储器0023、 2个电平转换电路00241 00242和2个光纤收发模块I 00251 00252按照信号 传输方向依次连接组成。其工作过程为CPLD逻辑或单片机00221 00224 在单片机及存储器0023的控制下，接收来自各DMX信号输入端00211 00218 的信号并转发到单片机及存储器0023中，信号被打包后经电平转换电路 00241 00242由电信号转换为光信号，最后由光纤收发模块I 00251 00252 以光信号形式发出。
直接数据解包器114的结构如图7所示，由2个光纤收发模块I111451 11452、2个电平转换电路11441 11442、1个单片机及存储器1143、4个CPLD 逻辑或单片机11421 11424和8个DMX信号输出端11411 11418按照信号 传输方向依次连接组成。其工作过程为在单片机及存储器1143的控制下， 光纤收发模块I111451 11452接收到的光信号经电平转换电路11441 11442 转换为电信号，然后转发到单片机及存储器1143，电信号经CPLD逻辑或单 片机11421 11424解包后，由各DMX信号输出端11411 11418以标准 DMX512信号形式发出。
如上所述，便可较好地实现本实用新型，上述实施例仅为本实用新型的较 佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围；即凡依本实用新型内容所作 的均等变化与修饰，都为本实用新型权利要求所要求保护的范围所涵盖。
权利要求1、一种舞台光纤通讯装置，包括输入信号处理单元及其连接的多个输出信号处理单元，其特征在于，所述输入信号处理单元由1～8个信号输入端、直接数据打包器和第一无协议光纤交换机通过光纤依次连接组成；所述各个输出信号处理单元由第二无协议光纤交换机、直接数据解包器和多个信号输出端通过光纤依次连接组成；所述输出信号处理单元的级联数为一级或一级以上，每级有1～4个输出信号处理单元；其中第一无协议光纤交换机与第一级输出信号处理单元的第二无协议光纤交换机通过光纤连接，各级输出信号处理单元的第二无协议光纤交换机之间通过光纤连接；整个装置为一菊花链扩展式的光纤网络结构。
2、 根据权利要求1所述的舞台光纤通讯装置，其特征在于，所述信号输 入端与调光台连接，其输入信号为DMX512协议标准电信号。
3、 根据权利要求1所述的舞台光纤通讯装置，其特征在于，所述信号输 出端与舞台被控设备连接，其输出信号为DMX512协议标准电信号。
4、 根据权利要求1所述的舞台光纤通讯装置，其特征在于，所述第一无 协议光纤交换机和第二无协议光纤交换机结构一致，均包括通过光纤连接的4个光纤收发模块m和4个电平转换电路。
5、 根据权利要求1所述的舞台光纤通讯装置，其特征在于，所述直接数 据打包器由1 8个DMX信号输入端、1 4个CPLD逻辑或单片机、1个单 片机及存储器、1 2个电平转换电路和1 2个光纤收发模块I按照信号传输 方向依次连接组成。
6、 根据权利要求1所述的舞台光纤通讯装置，其特征在于，所述直接数 据解包器由1 2个光纤收发模块n、 1 2个电平转换电路、l个单片机及存 储器、1 4个CPLD逻辑或单片机和1 8个DMX信号输出端按照信号传输 方向依次连接组成。
专利摘要本实用新型公开一种舞台光纤通讯装置，包括输入信号处理单元及其连接的多个输出信号处理单元；输入信号处理单元由1～8信号输入端、直接数据打包器和第一无协议光纤交换机通过光纤依次连接组成，各个输出信号处理单元由第二无协议光纤交换机、直接数据解包器和多个信号输出端通过光纤依次连接组成；输出信号处理单元的级联数为一级或一级以上，每级有1～4个输出信号处理单元；其中第一无协议光纤交换机与第一级输出信号处理单元的第二无协议光纤交换机通过光纤连接，各级输出信号处理单元的第二无协议光纤交换机之间通过光纤连接。本实用新型具有传输速度快、延迟小、传输信息量大，并可用于远距离通讯场合的优点。
文档编号H04Q11/00GK201286159SQ20082020207
公开日2009年8月5日 申请日期2008年10月20日 优先权日2008年10月20日
发明者庞成兴 申请人:广州方达舞台设备有限公司