【正文】 致謝 .............................................................................................................錯誤 !未定義書簽。 關鍵詞 ： 舞臺燈光控制； DMX512 協(xié)議 ；嵌入式系統(tǒng)； μC/OSII 目 錄 1 緒論 ......................................................................................................................................4 舞臺燈光控制技術的發(fā)展以及 DMX512 的產生 .....................................................4 嵌入式系統(tǒng)概述 ...........................................................................錯誤 !未定義書簽。整個系統(tǒng)分為兩部分，主控制器和燈光節(jié)點。本舞臺燈光控制器就是嵌入式系統(tǒng)在生活中的一個小小應用，它采用的嵌入式微控制器為 LPC2300系列 ARM，并使用了實時操作系統(tǒng) μC/OSII。節(jié)點使用 NXP推出的 LED 驅動芯片 PCA9635 來驅動 4 個 RGB LED 模擬舞臺燈光。 DMX512 數(shù)據發(fā)送任務設計 ......................................................錯誤 !未定義書簽。 1 緒論 本設計主要研究的是現(xiàn) 代嵌入式技術在舞臺燈光控制系統(tǒng)中的應用。 最初的原始控制技術時期，舞臺燈光的控制相當麻煩。 隨著自動化技術，電子技術和半導體技術的應用，把可控硅技術應用到漏光器中，產生了硅箱，這標志著模擬調光時期的到來。 隨著時間的推移，電視事業(yè)不斷壯大，舞臺演出市場日益活躍，這對舞臺燈光控制系統(tǒng)提出也更高的要求。這種技術大大簡化了燈光的控制方式，為大規(guī)模舞臺燈光控制提供了可能。 系統(tǒng)板輸入電壓為 9∨直流，所需系統(tǒng)電壓為 5∨，且?guī)в幸壕н@樣的大功率器件，若選用普通的線性穩(wěn)壓器件，則電源效率最高 僅為 %，其發(fā)熱量可想而知。 核心板 TinyARM T23 的供電由低壓差模擬穩(wěn)壓器件 供給，雖然效率不高但 TinyARM T23 的功率小，實際運行過程中 SPX1117 基本保持室溫。 由于 LPC2300 系列芯片自來掉電復位功能，故可省略常用復位電 路中與 R4并聯(lián)的放電二極管。其接口電路如 圖 所示。 所示。其特性如下： (1) 16 路 LED 輸出，每一路輸出均可配置為： 開 ， 關 ， 獨 立 亮度 控制，獨立 亮度 +整體閃爍 /明暗控制； (2) 輸出可編程為推挽或開漏結構； (3) 1MHz 快速 I2C 總線，且 SDA 輸出電流可高達 30mA； (4) 256 級獨立亮度控制（ 97 K Hz PWM）； (5) 256 級集體亮度控制（ 190 Hz PWM）； (6) 256 級集體閃爍控制，閃爍頻率可在 24Hz 到 之間調節(jié)； (7) 7 個地址引腳使得在同一個 I2C 總線上可連接 126 個 PCA9635； (8) 內部自帶 25 M Hz 晶振，無需外部元件； (9) 可通過 I2C 總線對 PCA9635 軟復位； (10) 上電復位； (11) SDA/SCL 輸入噪聲過濾； (12) 工作電壓范圍： ∨ 到 ∨； (13) 工作溫度： 40 oC 到 +85 oC； PCA9635 驅動電路 PCA9635 驅動電路如 圖 所示。 圖 LED 驅動電路 圖中電阻阻值的確定由具體的 LED 參數(shù)決定。 從 8550 的資料中可以查得其工作在放 大區(qū)時放大倍數(shù) β 約為 100，則可得出三極管基極電流 mAII eb ?? ? （ 22） 則 R56 的取值 ?????? 43R （ 23） 經實踐驗證， R88 取 100Ω， R56 取 47KΩ時，藍燈可得到較好的效果。 RS422 由 RS232 發(fā)展而來，它是為彌補 RS232 之不足而提出的。由于 EIA 提出的建議標準都是以“ RS”作為前綴，所以在通訊工業(yè)領域，仍然習慣將上述標準以 RS 作前綴稱謂。 R101 為通信阻抗匹配電阻，減少由于阻抗不匹配而引起的反射、噪 聲，能有效提高 RS485通信的可靠性。由 EWB 仿真可得到抑制時間 t 約為 2S。 ADUM1201 所隔離的兩端有各自的電源和參考地，電源電壓為 － 。 圖 RS485 電源電路 從機地址選擇電路 因從機無需接液晶，所以將從機地址選擇線與液晶部分信號線復用。 狀態(tài)指示燈及按鍵電路 本設計共設置了 4 個狀態(tài)指示燈和 6 個按鍵?？刂破骱凸?jié)點所要完成的每一個任務都對實時性提出了很高的要求。 μC/OSII 一個源碼公開、可移植、可固化、可裁剪、占先式的實時多任務操作系統(tǒng) ，且在高校教學使用是不需要申請許可證的。綜上所述，控制器共設計四個任務，其系統(tǒng)框圖如 圖 所示。 在硬件設計中，按鍵 0~6 分別與 ~ 相連，因此，只需將 ~引腳配置為下降沿中斷，在中斷的服務程序中 即可完成按鍵的采集任務。這樣的情況對于保證 DMX512 數(shù)據的完整性是非常不利的。從程序中可以看到，每次查詢都會間隔一個OSTimeDly(3)，即每隔 15mS 查詢一次，雖然查詢鍵值浪費了一定的系統(tǒng)資源，但對于運行在 48MHz 系統(tǒng)時鐘下具有三級流水線的 32 位處理器來說，這樣的查詢過程是微不足道的。 調光功能的實現(xiàn) 受液晶尺寸限制，調光功能菜單被分為兩級，第一級完成節(jié)點 node 和燈號nightnum 的選擇，第二級完成對應燈號 Red、 Green、 Blue 三路數(shù)據的修改。對調光數(shù)據的修改總是會伴隨著界面的變化的，所以這樣的融入相對來說比較省事。 /*修改紅色數(shù)據 */ changedsig = 1。 /* 計算修改地址 */ 其中 Xrate 為調光數(shù)據，取值范圍 1~16。 液晶界面更新完成后，依據 changed 系列變量的值，即可完成對 DMX_512數(shù)據的修改。效果編號 1~5 都是這種類型。效果的變化不是實時的，當按下確認鍵后，效果才會更新。 程序清單 changedadr = 0x8000。 效果 6，隨機數(shù)效果是完全由控制器來完成的，控制器產生隨機數(shù)，并修改相應的 DMX_512 數(shù)據。 首先分析第一種方案， LPC2366 共有 256KB 的 Flash 存儲空間，被劃分為14 個扇區(qū) ,其分區(qū)情況如 表 所示。且如果某一現(xiàn)場數(shù)據需要修改，則同一扇區(qū)中所有現(xiàn)場數(shù)據將會被擦除（ Flash 的擦除是基于扇區(qū)的）。 256 個字節(jié)的 FM24C02 能存儲 4 個現(xiàn)場。地址的取值范圍為 0~511，一個地址需要占用兩個字節(jié)，如果 設計的是四個節(jié)點，那么所有地址設置信息的存儲將占用 8 個字節(jié)。 DMX512 信號的數(shù)據格式分為以下幾個部分： (12) IDLE( 空閑的 ) or NO DMX situation ： 當沒有 DMX 數(shù)據包輸出時 ，將是一個高電平信號。舊版本的 DMX 標準為 4 微秒或 1 個脈沖 ， 在連接老的控制臺時會產生數(shù)據的混亂。 (17) MARK TIME BETWEEN PACKETS (MTBP ) ： 在有效數(shù)據發(fā)送完畢后發(fā)送高電平 ， 時間小于 1 秒。由于每一位的時間是 4us， 所以 DMX512 信號的 波特 率為250kb/s 。 Break 與 MAB 的實現(xiàn)有兩種方案。有了發(fā)送間隔功能后， DMX512 格式的實現(xiàn)只需要一個合適的定時器就可以完成了。 使用邏輯分析儀 LA1016 采集到的 UART2 TXD 輸出波形如 錯誤 !未找到引用源。 4 節(jié)點軟件設計 節(jié)點所要完成的任務是解析控制器傳來的 DMX512 數(shù)據包，提取出屬于自己的部分，依據數(shù)據內容對 PCA9635 進行相應的控制。線狀態(tài)寄存器 UnLSR 的第 3 位為幀錯誤標致位。 UART2 的中斷服務程序流程圖如 圖 所示。 Control register[4~0]的值為 PCA9635 內部寄存器的地址。 如 圖 所示。 漸明漸暗效果是通過修改 PCA9635 的整體亮度控制寄存器 GRPPWM 來實現(xiàn)的。 為了實現(xiàn)魔術色效果，首先需 建立一個包含 256 個元素的數(shù)組，數(shù)組內元素值由 0 遞增到 254，步進為 2，然后由 254 遞減到 0，步減為 2。 圖 PCA9635 控制任務流程圖 流程圖中數(shù)組 PCA9635_DATA 為將要通過 I2C 總線寫入到 PCA9635 的值，PCA9635_DATA[0]寫入到 PCA9635 控制寄存器 Control register ，恒為 0x82。設計中，既要全面掌握理論，又要洞悉實際元器件的工作原理；既要有信心，又要有耐