USB-DMX512的介绍(70页内含原理).pdf

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书资料大小：3.61M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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目录第一章：预备知识及背景 ..............................................2 第二章：理论知识 ....................................................3 第一节：认识 DMX512 协议 ..........................................3 第二节：认识灯光网络传输协议 Art-Net.............................9 第三章：P512 USB-DMX512 介绍 .......................................13 第一节：P512 USB-DMX512 的特色 ..................................15 第二节：认识硬件内部结构 ........................................21 第三节：认识下携带版 ............................................25 第四章：软件安装篇 .................................................29 第一节：P512 硬件的驱动安装方法 .................................29 第二节：控制软件 FreeStyler 安装方法 .............................35 第三节：补充 Magic 3D 单独安装方法 ...............................38 第五章：FreeStyler 及 3D 软件的使用方法 ..............................40 第一节：FreeStyler 及 Magic 3D 的配接方法 ........................40 第二节：FreeStyler 电脑灯的编程方法 .............................45 第六章：FreeStyler 及 Magic 3D 软件灯库的创建方法 ....................51 第一节：FreeStyler 灯库的创建 ...................................51 第二节：Magic 3D 灯库的创建 .....................................55 第七章 P512 支持软件大全及设置方法 ..................................59 第一节：DMX 控制软件推荐介绍 ....................................59 第二节：DMX 软件中 P512 硬件的设置方法 ...........................63 第八章 P512 新特性演示及介绍 ........................................68 特性一：自动恢复功能 ............................................68 特性二：DMX512 测试功能 .........................................69 特性三：短路、开路测试功能和 DC 表测量 ...........................70 － AVLdiy.cn http://www.AVLdiy.cn http://shop58137405.taobao.com/ QQ: 1195722899 648898949 1

电脑型 USB-DMX512 介绍（一种让电脑变成 DMX512 控制台的 USB 接口设备）－谢文才（hahan）第一章：预备知识及背景电脑灯控制台应用 PC 机（电脑）进行控制电脑灯的方案，早期最有名的莫不过于 Martin 的控制台了，记得当时经典的 Martin 3032 就是用 PC 加块卡（接口是 ISA 接口），进行控制电脑灯的，当时好像要几千块，当然现在还有改进和升级的用电脑加个 USB 盒子的 Martin Light Jockey 也是系出同门。其实，现在 PC 加 USB 盒电脑灯控制台的方案最有名的要数 SUNLITE 了，现在大部分软件采用的 3D 模拟软件 Magic 3D EasyView 就是这家公司出品的，国内珠江的 PR512 好像也是这家公司的 OEM 版，其他比如 ACME 啊等等，好像也是。SUNLITE 的网站是：http://www.nicolaudie.com/ 建议看看。记得那是刚刚从学校出来，看到 Martin 3032 用电脑控制电脑灯那个高科技哟，别提有多羡慕，但是看看那个卡，元器件不多，当时好想拥有这样的卡啊，于是乎就去模仿，可惜的是，当时的 16V8 加密芯片我不懂，白白化了一千多元没有制作成功，后来广州番禺有人仿制出来了，为了生存，就没有再去搞这张卡了。对这件事情一直耿耿于怀，N 年后（2008 年年底），生活有了一定的积累，有了一定的时间，于是乎就产生了不去模仿，完全自己设计个 USB 转 DMX512 的接口卡，并像 Martin 一样控制电脑灯，Google 了国外的 N 多网站，翻看了 N 多前辈和高人的方案和代码，于是乎就产生了上个版本的 D512，一个 USB 接口的 DMX512 转接卡，为了方便携带，在电路设计时，尽量精简和小巧，在测试稳定性后，打样了几百片的 D512 USB DMX512 转接卡， 2009 年在淘宝卖出近百片，后认识了几个国外的朋友，给出不少意见，于是 2009 年年中后期开发了这个功能更强大的升级版 D512 Pro，简称 P512，P512 固件全新写过，驱动和插件内核也全新写过，抛开了老版本 D512 的架构，因此新的插件和驱动不支持 D512。P512 功能上还加入了 DMX512 数据测试仪功能；还加入了 USB-RS232 转换功能；还加入了电压和短路断路测量表功能等等。按照给国外 OEM 客户的合作协议，2010 年 4 月后可在中国国内销售，为了面向国内同行，因此写下这篇文章供大家探讨交流。 http://www.AVLdiy.cn http://shop58137405.taobao.com/ QQ: 1195722899 648898949 2

第二章：理论知识第一节：认识 DMX512 协议在专业舞台灯光控制中，灯光的调光和控制，人们大量采用了 DMX512 的控制协议，它是由美国剧场技术协会（United State Institute for Theatre Technology， Inc）于 1986 年 8 月提出的一个能在一对线上传送 512 路可控硅调光亮度信息的标准，DMX512 通信方式是采用了异步通信格式，每个调光点由 11 位组成,其中一个是起始位，8 位调光数据，两个停止位，每一次传输能传 512 个调光点。在 1990 年进行了升级改进，现在多采用 1990 版本的协议。硬件上采用的是 485 传输，说白了就是串行数据了，和我们的 232 是一样的，只是 DMX512 在前面加多了位起始位和在后面加多位停止位，当然 DMX512 速率比 232 要高很多，为 250kbps。通俗地说，DMX512 就是一种协议，一种软件层面的东西，就好像我跟家人可以说方言，跟朋友必须说普通话一样，如果说方言，朋友就听不懂了，我们所说的话就是 “协议”，“协议”就是大家按照一种大家默认并承认的方式进行沟通的“规矩”。但是“规矩”必须需要一种载体，DMX512 的载体就是 RS485，就是电气结构是 485，RS485 是一种差分信号，就是 D+ D-直接通过电压差产生不同的时序，因此可以传输得很远，理论上可以传 1 公里，2 根线就能够完成传输，现实中会加根地线，取消同样可以使用。下面简单介绍下我们经常用到的接口。RS232 就是串口，串口早期的电脑都带，一般是 9 针，其中我们常使用其中的 3 个管脚，就是 2、3、5 这 3 针（发射、接受、地）。串口的传输速度比较慢，传输距离比较短，并非 TTL 电平，现在基本上被淘汰了，基本上被 USB 取代，居于现在还有一些音响设备需要串口接口进行调试，一般工程师多采用 USB 转串口的方式和电脑连接调试,我们的 P512 第 3 功能也可以当个 USB 转 232 串口线的功能来用，我们的 P512 串口管脚的定义是 2＝TX、3＝RX、5=GND，如果需要 P512 和设备连接的话，应该让 P512 串口的 2 脚 TX 接设备的 RX；P512 的 3 脚 RX 接设备的 TX，5 脚地直接连接，即需要根交叉线进行连接。顺便提一下，如果你电脑的 RS232 接口（串口）如果可以跑 250K 的话，那么你只要花 10 几元接个 485 转换盒就可以自己做一台 DMX512 控制台了，可惜的是我们的串口最高只能跑 115200bps，嘿嘿，美国剧场技术协会没有那么傻，会让我们轻易的制造出 DMX512 控制器，否则他们就没饭吃了，人家早就想好了。 http://www.AVLdiy.cn http://shop58137405.taobao.com/ QQ: 1195722899 648898949 3

再说说 485，这个东东其实我们在很多专业设备里面都有，比如很多集中控制系统里面都有，它实际上是一种硬件结构，相当于一条路，路上跑什么 DMX512 啊、奔驰啊、宝马啊还是可爱的 QQ，它可不管，那是车主的事情，也就是说，这条路上跑什么 DMX512 协议啊、还是什么自己定义的乌七八糟的 hahan 协议啊什么的都不关它的事，反正来什么跑什么。485 的特点是传输距离贼远，速率不高时，可达 1 公里啊。在远距离的现场施工中一般会使用 485 传输，不要给我讲采用网络传输会传得更远，嘿嘿， 100M 网线才能传 120 多米～180 米以下，多了就要加中继器，如果要传 1000 米，中间要加个多少个这样的东东呢，我数学不好，各位同僚帮我算算，当然光纤就另当别论了，可惜光纤没有一般的工具，我们普通老百姓是搞不定的，那个接头的设备可不便宜。在专业灯光中，485 的通信载体一般采用双绞线或者音频线，其特性阻抗不是标准的 120 Ω，如果需要远距离传输，建议采用专业的 485 线。为了减少 485 线路上传输信号的反射，在 485 网络传输线的始端和末端应各接 1 只 120 Ω的匹配电阻。由于 RS485 的特性，接收器的检测灵敏度为± 200 mV，即差分输入端 VA-VB ≥+200 mV（上面说 d+ d-说错了，我是按 512 协议说的，更正下），输出逻辑 1，VA-VB ≤-200 mV，输出逻辑 0；而当 A、B 端电位差的绝对值小于 200 mV 时，输出不确定。如果在总线上所有发送器被禁止，则接收器输出逻辑 0（DMX512 协议中的 BREAK），这会误认为通信帧的起始引起工作不正常。解决这个问题的办法是人为地使 A 端电位高于 B 两端电位（DMX512 的 IDLE），这样 RXD 的电平在 485 总线不发送期间（总线悬浮时）呈现唯一的高电平，我们可爱的单片机就不会被误中断而收到乱字符。要解决这个问题，可以通过在 485 电路的 A、B 输出端加接上、下拉电阻，可以很好地解决这个问题，本 P512 USB DMX512 电路的 R7、R8 就是起这个作用的。好了，软件层面的是 DMX512 协议，硬件层面的是 485 传输，我们算是了解了 DMX512 控制台的结构。那么，我们有什么好办法可以通过电脑制作 DMX512 控制台，象早期 Martin 的 3032 一样呢？有 5 种办法： 1、拆开电脑主机，在 PCI 插槽上加块 DMX512 协议转换卡，早期 Martin 的 3032 的做法。哈哈，现在傻子才这么干了，成本高、非专业人士搞不定、携带不方便、笔记本电脑不能使用、麻烦，那是相当的麻烦。 2、采用并口接单片机，按 DMX512 协议进行数据转发。并口就是早期的打印口（现在基本上完全淘汰了），不易采用。 http://www.AVLdiy.cn http://shop58137405.taobao.com/ QQ: 1195722899 648898949 4

3、采用 RS232 串口接单片机，按 DMX512 协议进行数据转发，现在 232 串口也快淘汰了，也不易采用，估计现在的笔记本电脑很难找到串口了。 4、采用 USB 接单片机，按 DMX512 协议进行数据转发，嘿嘿这个才是正道，USB 速度快，即使采用最低速的 USB，也能传 1.5M，就这个速度是 DMX512 的 6 倍多，估计传我们的 DMX512 是绰绰有余了。最重要的是，USB 接口到处都是，估计没有哪台电脑中没有，不管是台式机还是笔记本，如果没有那就不叫电脑了，该叫残脑... 想想，连我的手机都有 USB 接口，还有什么地方没有呢。 5、还有一种更高级的方法，就是采用网络传输，通过设备转换成 ArtNet 协议或者 ACN 网络协议，然后在网络上传输，在终端再进行解码成 DMX512 协议，这种方法好处很多，也可无线有线传输，唯一的坏处是成本太高了，推广比较麻烦。技术难度上，现在有开源的 uIP 协议栈可使用，通过对 uIP 的裁剪可以用单片机做到网络传输 DMX512 数据。透露下，我们已经有这样的试验产品，成本比较高，故没推出。现在详细来了解下 DMX512 控制协议及其时序，如下图： http://www.AVLdiy.cn http://shop58137405.taobao.com/ QQ: 1195722899 648898949 5

从 DMX512 协议来看，DMX512 的标准规定在“一根线上”只能传 512 个通道的数据，这就是为什么很多控制台有多个 UNIVERSES 的结果，因为每个 UNIVERSES 最大只能传 512 个通道，为达到高于 512 个通道，比如2048 个通道，那么需要通过 4 个 UNIVERSES 进行输出。也就是说每个 UNIVERSES 只能发送 512 个通道，即每根线上最多只能传输 512 个通道，需要大于 512 个通道的，只能通过第 2 个 UNIVERSES 输出，需要另外的 UNIVERSES 头输出，还需要再接根线，这就是那些高档控制台，比如珍珠、MA、Martin 等后面会有 4 个或者多个 UNIVERSES 输出的道理，那是为了支持大于 512 个通道设计的，如果有 4 个口输出，就说明这个控制台支持 2048 个通道（4×512＝2048）。 UNIVERSES 和通道的对应关系为： UNIVERSES CHANNELS 1 1-512 2 513-1024 3 1025-1536 4 1537-2048 5 2049-2560 6 2561-3072 我们再来看看，DMX512 标准规定发送全部 512 个通道需要多少时间，即刷新率。从标准图上来看，其中需要的时间最小有： Break＝88us MAB=8us FRAMEWITDH＝44us STOPBITES＝4us MTBF/MTBP 为自己定义。那么总共发送 512 个通道应该多少时间呢？我们可以这样来计算，一般 Break 时间我们会适当取长点，不会取个最小临界值 88us，比如取 120us，然后 MTBF 取 0，MTBP 取 50，其中还要加上一个 START CODE＝ 44us（数据 0，表示要开始发送数据了），这样总共时间为： 120+8+4+44+44*512+0(MTBF)+50(MTBP)=22754us 于是刷新率为：1000000/22754＝44.9Hz ≈ 45Hz 这就是 DMX512 协议的标准刷新率，当然如果 MTBF 取值的话，刷新率会减低点，我个 http://www.AVLdiy.cn http://shop58137405.taobao.com/ QQ: 1195722899 648898949 6

人的惯例是，如果单片机发送数据采用定时器时，MTBF 取值为 0，如果不采用定时器时（可节约个定时器作为它用），MTBF 取 10us。刷新率为 45Hz，也就是全部发送 512 个通道需要的时间大约为 22ms 左右。第一个通道和最后一个通道的变化大约有 22ms 左右的时间差，这个时间差是实实在在存在的，但是估计我们是感觉不到，因为太快了，再说了，即使全世界最好的电脑灯，它的变化也没有这样快的反应，转动的齿轮啊，XY 移动啊，呵呵，没有个零点几秒是不可能反应过来的。还有就是，对于 250Kbps 速率的 DMX512 和最低速 USB1.1 的 1.5×1024Kbps 速率比，就这样的速率，对于一般 USB，即使是再低速的 USB 传输也绰绰有余，DMX512 不是一个数量级的东东，我们来看看，USB 传输的速度比 DMX512 大多少，计算如下：低速 USB 速率： 1.5×1024Kbps DMX512 速率： 250Kbps USB/DMX512 ＝ 1.5×1024Kbps/250Kbps ＝ 6.14 也就是说，世界上最慢的 USB 的传输速度也比 DMX512 快 6 倍多，呵呵，所以大家无需担心 USB 传输速度慢的问题。你就放心大胆的去用最低速的 USB 吧，也够用了。 DMX512 控制台和灯具的连接方法如下图 DMX512 控制台在灯光工程上的布线多采用话筒线或者网线进行连接，虽然这样做不是很规范，但是基本上也可以满足要求，如果传输距离比较远的话，比如剧场等场所，建议采用专业的 485 线进行连接为好，其特性阻抗为 120 欧姆。连接的方式采用手拉手的一个串一个的方式连接，即 DMX512 控制台的输出，输入到第一台电脑灯中，然后第一台电脑灯再用根线连接到第二台电脑灯，第 2 个连第 3 个…如此反复，理论上这样串起来是不能超出 32 个灯具的，超出 32 个灯具就需要加放大分配器进行分配。为什么不能超出 32 台灯具呢，而有的控制台确说可以支持 100 多台灯具，这是 http://www.AVLdiy.cn http://shop58137405.taobao.com/ QQ: 1195722899 648898949 7

为什么？实际上很多同行都不知所以然，管他呢，大家都这样做，就当行规吧。呵呵，实际上不是那么回事的，这又得回到 485 上来说，这是因为现在的控制台多采用类似 75176 这样的 485 芯片进行输出，而 75176 芯片只支持 32 个节点，呵呵，所以高于 32 个节点就需要分配了，但是如果采用 MAX481、485 这样的芯片，可以支持 100 多个节点，所以超出 32 台设备无需加分配器的。481 芯片是不是比 75176 贵很多，呵呵，就几块钱的事，全天下人民却省啊。当然，不好意思的告诉你，我也省了，没有采用 MAX481、485 这样的芯片，因为这样的芯片假的太多了，多到无法分辨，正规代理商有时都卖假的，所以还是用便宜点的 75176 保险啊。上图是换色器的连接方法，其中下面是 DMX 数据传输方式的演示，此图片为 GIF 动画，因为你看到是文本，所以你现在无法看到动画效果。建议点击下面的地址观看了解: http://www.avldiy.cn/my/myview.asp?boardid=17&id=510 （观看前，需要在 AVLdiy.cn 免费注册个用户才能够观看），这个GIF 动画演示了:包是怎样发送的，还有通道是怎么回事？换色器就 1 个通道，但这个通道可以是 0～255 的数据，不同的数据对应不同的颜色，上面每个换色器的地址码按其通道数各加 1。 http://www.AVLdiy.cn http://shop58137405.taobao.com/ QQ: 1195722899 648898949 8

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