【文章內(nèi)容簡介】 路 圖 中 U9 為 ESD 保護(hù)二極管，能有效保護(hù) SP485R 芯片。 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。 圖 中 SIN 為 SP485R 通信接口方向控制線，當(dāng) SIN 為高電平時， SP485R配置為輸出，為低電平時， SP485R 配置為輸入。為解決上電時 RS485 總線沖突問題，需添加上電抑制電路，如 圖 所示。上電時 SIN 輸出低電平， SP485R配置為輸入。由 EWB 仿真可得到抑制時間 t 約為 2S。 圖 SP485 上電抑制電路 圖 中 RRXD、 TTXD 為 SP485R 的數(shù)據(jù)讀寫信號線，為隔離外部噪聲，保護(hù)控制芯片，在 SP485R 與核心板之間加入了隔離電路，如 錯誤 !未找到引用源。 所示。 圖中使用到的 ADUM1201 為 ADI 公司推出的一款磁隔離芯片，它采用的icoupler 技術(shù)是基于芯片尺寸的變壓器。 ADUM1201 所隔離的兩端有各自的電源和參考地，電源電壓為 － 。相對于普通的光隔離， ADUM1201 具有如下特點(diǎn)： (1) 速度更高 ： 最高速率可以達(dá)到 25mbps； (2) 功耗更低 ： 功耗低于同數(shù)據(jù)傳輸率時傳統(tǒng)光電隔離器的 1/10， 最小工作電流為 ； (3) 性能更高 ： 時序精度，瞬態(tài)共模抑制力，通道間匹配程度均優(yōu)于傳統(tǒng)光電隔離器 ； (4) 體積更小 ： 集成度更高，印制電路板（ pcb）面積為傳統(tǒng)光電隔離器的 40％； (5) 價格更低： 每通道成本為傳統(tǒng)光電隔離器的 40％； (6) 應(yīng)用更靈活 ： 與傳統(tǒng)光電耦合器不同的是，多通道 icoupler 數(shù)字 隔離器能在同一芯片內(nèi)提供正向和反向通信通道。 RS485 通信電源電路如 圖 所示。采用的是致遠(yuǎn)電子推出一款高精度DCDC 電源模塊。 圖 RS485 電源電路 從機(jī)地址選擇電路 因從機(jī)無需接液晶，所以將從機(jī)地址選擇線與液晶部分信號線復(fù)用。各地址線均已連接上拉電阻。從機(jī)地址設(shè)置范圍 0x00~0x1FF，電路如 圖 所示， S1為拔碼開關(guān)。 圖 從機(jī)地址選擇電路 注：用作主機(jī)時需斷開 J23。 狀態(tài)指示燈及按鍵電路 本設(shè)計(jì)共設(shè)置了 4 個狀態(tài)指示燈和 6 個按鍵。電路如所示。 圖 狀態(tài)指示燈及按鍵電路 3 控制器軟件設(shè)計(jì) 整體軟件分析與設(shè)計(jì) 整個系統(tǒng)分為主控制器和節(jié)點(diǎn)兩部分。由設(shè)計(jì)要求分析可 知，主控制器需要完成人機(jī)交流與 DMX512 數(shù)據(jù)的發(fā)送，節(jié)點(diǎn)需要完成 DMX512 數(shù)據(jù)的接收與舞臺燈光的控制?？刂破骱凸?jié)點(diǎn)所要完成的每一個任務(wù)都對實(shí)時性提出了很高的要求。 DMX512 的協(xié)議規(guī)定，完整的 DMX512 數(shù)據(jù)包包含一個中斷標(biāo)識位，一個中斷后標(biāo)識位，一個起始數(shù)據(jù)和 512 個調(diào)光數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)發(fā)送的波特率為250Kbps，計(jì)算可得整個數(shù)據(jù)包的發(fā)送時間長達(dá) 鈔。對于主控制器來說，若在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時使用前后臺系統(tǒng)，那么控制器的人機(jī)交流將難以得到及時的響應(yīng)，為此主控制操作系統(tǒng)宜采用實(shí)時操作系統(tǒng)。對于節(jié)點(diǎn)來說， DMX512 數(shù)據(jù)的接收任務(wù)可放在 UART 中斷中處理，不會影響到控制的實(shí)時性，這樣節(jié)點(diǎn)即可采用前后臺系統(tǒng)也可采用實(shí)時操作系統(tǒng)。 μC/OSII 一個源碼公開、可移植、可固化、可裁剪、占先式的實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng) ，且在高校教學(xué)使用是不需要申請?jiān)S可證的。 因此，主控制器的實(shí)時操作系統(tǒng)選用 μC/OSII。 控制器軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖 分析設(shè)計(jì)要求，控制器共需要完成兩件事情：人機(jī)交流；數(shù)據(jù)發(fā)送。人機(jī)交流又可以劃分為三個任務(wù)：鍵盤掃描；人機(jī)界面；數(shù)據(jù)更新。綜上所述，控制器共設(shè)計(jì)四個任務(wù)，其系統(tǒng)框圖如 圖 所示。 圖 控制器系統(tǒng)框圖 鍵盤掃描程序分析設(shè)計(jì) 常用的鍵值采集方案有兩種：中斷服務(wù)；軟件查詢。 中斷服務(wù) LPC2300 系列 ARM的 P0 和 P2 端口的每一個引腳都可以配置為上升沿中斷或者下降沿中斷。 P0 和 P2 端口的中斷通道與外部中斷 3（ EINT3）相同。 在硬件設(shè)計(jì)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(wù)程序中 即可完成按鍵的采集任務(wù)。但由于在硬件設(shè)計(jì)時，按鍵沒有添加去抖電容，按鍵去抖的任務(wù)就需要由軟件來完成，中斷服務(wù)程序中應(yīng)添加一個大約 10 毫秒的沿時程序。但 μC/OSII 規(guī)定在中斷服務(wù)程序中，不能使用系統(tǒng)延時函數(shù) OSTimeDly( )，這樣就帶來了大量系統(tǒng)資源的浪費(fèi)。一旦有按鍵按下，系統(tǒng)中的其它任務(wù)都會停下來，包括數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)。這樣的情況對于保證 DMX512 數(shù)據(jù)的完整性是非常不利的。所以按鍵的采集不能采用中斷的方式。 軟件查詢 按鍵的軟件查詢程序流程圖如 圖 示。 圖 鍵盤掃描流程圖 在 μC/OSII 操作系統(tǒng)中只能使用間隔查詢方式，否則比查詢?nèi)蝿?wù)優(yōu)先級低的任務(wù)將得不到運(yùn)行的機(jī)會。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(fèi)了一定的系統(tǒng)資源，但對于運(yùn)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。從 AXD 中可以看到到整個查詢過程只用了 5 條匯編指令。 在得到鍵值后，調(diào) 用 OSMboxPost( )函數(shù)，將鍵值以消息郵箱的形式發(fā)送給人機(jī)界面任務(wù)，待人機(jī)界面任務(wù)做進(jìn)一步的處理。然后再次調(diào)用系統(tǒng)延時函數(shù)OSTimeDly(40)延時 秒，作為兩次按鍵的最小間隔時間。 調(diào)光功能的實(shí)現(xiàn) 受液晶尺寸限制，調(diào)光功能菜單被分為兩級，第一級完成節(jié)點(diǎn) node 和燈號nightnum 的選擇，第二級完成對應(yīng)燈號 Red、 Green、 Blue 三路數(shù)據(jù)的修改。 在這里設(shè)置了三個重要變量： changedsig、 changedadr、 changeddata。 (7) changedsig：數(shù)據(jù)改變標(biāo)致； (8) changedadr：改變數(shù)據(jù)的地址，即全局變量 DMX_512 數(shù)據(jù)的下標(biāo)； (9) changeddata：改變后的新數(shù)據(jù)。 為了簡化設(shè)計(jì)，將對這三個數(shù)據(jù)的修改程序直接融入到了液晶界面中。對調(diào)光數(shù)據(jù)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。 當(dāng)有調(diào)光數(shù)據(jù)的修改時， changedsig 標(biāo)致置 1，并將對應(yīng)的修改值付給changeddata， changedadr 的值由三個因素決定：節(jié)點(diǎn)號 node；燈號 nightnum；頁內(nèi)標(biāo)致 page5sig。具體計(jì)算方法如 程序清單 所示。 程序清單 Xrate ++。 /*修改紅色數(shù)據(jù) */ changedsig = 1。 /*置 數(shù)據(jù)改變標(biāo)致 */ changeddata = (Xrate1)4。 /* 更新數(shù)據(jù) */ i = GetNodeAdr(node)。 /* 獲取節(jié)點(diǎn)地址設(shè)置 */ changedadr = i + ADRMAP[nightnum1][page5sig1]。 /* 計(jì)算修改地址 */ 其中 Xrate 為調(diào)光數(shù)據(jù)，取值范圍 1~16。 X 可代表 R、 G、 B。函數(shù) GetNodeAdr根據(jù)節(jié)點(diǎn)號 node 從 TinyARM T23 自帶的 EEPROM 中讀地址設(shè)置信息，返回值為對應(yīng)的從機(jī)地址。 數(shù)組 ADRMAP 是根據(jù)從機(jī)的硬件連接方式而預(yù)設(shè)的地址偏移量。 液晶界面更新完成后，依據(jù) changed 系列變量的值，即可完成對 DMX_512數(shù)據(jù)的修改。對調(diào)光數(shù)據(jù)的修改是實(shí)時顯示的，調(diào)光效果及時的反饋給用戶，方便用戶做進(jìn)一步的 修正。 效果選擇功能的實(shí)現(xiàn) 本設(shè)計(jì)中涉及到兩類燈光效果。一類效果控制器并不對調(diào)光數(shù)據(jù)做修改，只發(fā)出命令字，而由節(jié)點(diǎn)接收到命令字后做出相應(yīng)的變換。效果編號 1~5 都是這種類型。而另一種效果是由控制器直接對光路數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，節(jié)點(diǎn)不接收命令，不做變換，只刷新光路數(shù)據(jù)。效果編號 6 就屬于這種類型。 在做出具體的效果變換之前，需要先完成效果編號 vision、效果速度visionspeed 的設(shè)置。效果的變化不是實(shí)時的，當(dāng)按下確認(rèn)鍵后，效果才會更新。效果編號 vision 的取值范圍為 0~6。 0 代表無效果， 1 和 2 為兩種樣式不同的 閃爍效果， 3 為漸明效果， 4 為漸暗效果， 5 為魔術(shù)色效果， 6 為隨機(jī)數(shù)效果。 程序清單 為在效果做出變換時 ， 對 changedsig、 changeddata、 chagedadr做出的相應(yīng)設(shè)置。 程序清單