【導(dǎo)讀】系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)嵌入對(duì)象智能化的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)在生活中的一個(gè)小小應(yīng)用，它采用的嵌入式微控制器為L(zhǎng)PC2300系列ARM，并使用了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II。整個(gè)系統(tǒng)分為兩部分，主控制器和燈光節(jié)點(diǎn)?？刂破骱凸?jié)點(diǎn)之間的通信使用了主流的舞臺(tái)燈光控制協(xié)議DMX512。良好的人機(jī)界面，可完成對(duì)各節(jié)點(diǎn)燈光色彩的編輯，多種現(xiàn)場(chǎng)效果的存儲(chǔ)與還原，并設(shè)有多個(gè)命令，可依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)氣氛的不同制作繽紛的特技效果。推出的LED驅(qū)動(dòng)芯片PCA9635來(lái)驅(qū)動(dòng)4個(gè)RGBLED模擬舞臺(tái)燈光。

　　

【正文】 析 DMX512 的關(guān)鍵在于如何識(shí)別 DMX512 的起始標(biāo)致 Break 。 Break 是一個(gè)至少 88μ S 的低電平，也許我們可以采用下降沿中斷與定時(shí)器的配合來(lái)識(shí)別 Break，但這樣過(guò)于麻煩，對(duì)于 LPC2300 系列 ARM 來(lái)說(shuō)，有一個(gè)更簡(jiǎn)便的方法可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。線狀態(tài)寄存器 UnLSR 的第 3 位為幀錯(cuò)誤標(biāo)致位。在接收到 RXD 上的下降沿后， UART 會(huì)按照設(shè)定的波特率采集 RXD 引腳上的電平，當(dāng)發(fā)現(xiàn)停止位（下降沿以后 的第 36μ S 至 44μ S 之間）為低平時(shí)，幀錯(cuò)誤標(biāo)致將置位，若已經(jīng)設(shè)置接收線狀態(tài)中斷，此時(shí)將產(chǎn)生線狀態(tài)中斷，具體的中斷原因可以從線狀態(tài)寄存器 UnLSR 中讀取。 在識(shí)別出起始標(biāo)致 Break 之后， DMX512 數(shù)據(jù)可按照普通的串口數(shù)據(jù)進(jìn)行接收了，中斷后標(biāo)致 MAB 不會(huì)對(duì)串口數(shù)據(jù)的接收產(chǎn)生任何影響。從 DMX512 中解析出來(lái)的有用數(shù)據(jù)直接存放在全局變量 UARTData[13]中。 UART2 的中斷服務(wù)程序流程圖如 圖 所示。 圖 UART2 中斷服務(wù)流程圖 PCA9635 控制 PCA9635 寄存器簡(jiǎn)介 PCA9635 內(nèi)部共含有 29 個(gè)寄存器，其中控制寄存器（ Control register）不參與編址。各個(gè)寄存器的說(shuō)明如下： (18) 控制寄存器（ Control register） 通過(guò) I2C 總線寫(xiě)入到 PCA9635 的第二個(gè)字節(jié)（第一個(gè)字節(jié)為 I2C 從機(jī)地址）將被存入此寄存器，它決定 I2C 總線上隨后的數(shù)據(jù)存放在哪些寄存器中。 Control register[7~5]為地址遞增控制位。 Control register[4~0]的值為 PCA9635 內(nèi)部寄存器的地址。 (19) 模式寄存器（ MODE1， MODE2） 模式寄存器 MODE1 片內(nèi)地址 0x00，其各位的詳細(xì)說(shuō)明見(jiàn) 表 。 表 MODE1 寄存器位描述 位 符號(hào) 功能 7 AI2 只讀，同 Control register[7] 6 AI1 只讀，同 Control register[6] 5 AI0 只讀，同 Control register[5] 4 SLEEP 0 ：普通模式 1*：節(jié)能模式，內(nèi)部振蕩器關(guān)閉 3 SUB2 0*：子地址 2 無(wú)效 1 ：子地址 2 有效 2 SUB1 0*：子地址 1 無(wú)效 1 ：子地址 1 有效 1 SUB0 0*：子地址 0 無(wú)效 1 ：子地址 0 有效 0 ALLCALL 0*： ALLCALL 地址無(wú)效 1 ： ALLCALL 地址有效 模式寄存器 MODE2 片內(nèi)地址 0x01，其各位的詳細(xì)說(shuō)明見(jiàn) 表 。 表 MODE2 寄存器位描述 位 符號(hào) 功能 7 保留 6 保留 5 DMBLNK 0*：亮度整體控制 1 ：閃爍整體控制 4 INVRT 0*：輸出邏輯不反向 1 ：輸出邏輯反向 3 OCH 0*：當(dāng) I2C 總線出現(xiàn)停止位時(shí)輸出更新 1 ：當(dāng) I2C 總線出現(xiàn)應(yīng)答位時(shí)輸出更新 2 OUTDRV 0 ：輸出配置為開(kāi)漏結(jié)構(gòu) 1*：輸出配置為推挽結(jié)構(gòu) 1 to 0 OUTNE[1：0] 00 ：當(dāng) OE=1 時(shí)輸出 LEDn = 0 01*：當(dāng) OE=1 時(shí)輸出 LEDn = 1（ OUTDRV=1）或高阻態(tài)（ OUTDRV=0） 10 ：當(dāng) OE=1 時(shí)輸出 LEDn 為高阻態(tài) 11 ：保留 各種效果的設(shè)計(jì) 節(jié)點(diǎn)接收 控制器傳來(lái)的 13 個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字節(jié) 中 含有 0~5 六種效果命令，以及效果的速度，后面的 12 個(gè)字節(jié) ，節(jié)點(diǎn)不做 處理，直接送入 PCA9635 的 PWMn寄存器 控制 前 12 路 PWM 輸出的占空比。 如 圖 所示。 圖 主從數(shù)據(jù)協(xié)議 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的五種效果分別為：閃爍效果（兩種）、漸明效果、漸暗效果、魔術(shù)色效果。 閃爍效果是通過(guò)修改 PCA9635 的寄存器 LEDOUTn 來(lái)實(shí)現(xiàn)的，要點(diǎn)亮哪一位 LED，就將 LEDOUTn 中對(duì)應(yīng)的兩位置 1，否則置 0。按照想要的樣式，建立一個(gè)二維數(shù)組，在定時(shí)器發(fā)生匹配中斷 后，按照不同的偏移量將數(shù)組中的樣式送入 LEDOUTn 即可，閃爍頻率由中斷頻率決定。 漸明漸暗效果是通過(guò)修改 PCA9635 的整體亮度控制寄存器 GRPPWM 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。漸明時(shí)，向 GRPPWM 中寫(xiě)入依次增大的值。漸暗時(shí)向 GRPPWM 中寫(xiě)入依次減小的值。值的修改也是發(fā)生在定時(shí)器匹配中斷之后，閃爍頻率由中斷頻率決定。 為了實(shí)現(xiàn)魔術(shù)色效果，首先需 建立一個(gè)包含 256 個(gè)元素的數(shù)組，數(shù)組內(nèi)元素值由 0 遞增到 254，步進(jìn)為 2，然后由 254 遞減到 0，步減為 2。 按照不同的偏移基址 +偏移量來(lái)讀取數(shù)組中的數(shù)據(jù)送入到 PCA9635 中 控制紅、 綠、藍(lán)三色亮度，完成魔 術(shù) 色的合成。偏移量在定時(shí)器匹配中斷時(shí)遞增，色彩變化速度由中斷頻率決定。 PCA9635 控制任務(wù)的流程圖如 圖 所示。 圖 PCA9635 控制任務(wù)流程圖 流程圖中數(shù)組 PCA9635_DATA 為將要通過(guò) I2C 總線寫(xiě)入到 PCA9635 的值，PCA9635_DATA[0]寫(xiě)入到 PCA9635 控制寄存器 Control register ，恒為 0x82。根據(jù)前面的介紹可知， PCA9635_DATA 后面的值將依次寫(xiě)入 PWMn、 GRPPWM、GRPFREQ、 LEDOUTn 中。 5 設(shè)計(jì)總結(jié) 經(jīng)過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我鞏固了已學(xué)過(guò)的專業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了許多新知識(shí)。在體會(huì)實(shí)際工作困難的同時(shí)，也深深的體會(huì)到實(shí)踐與理論的差距。設(shè)計(jì)中，既要全面掌握理論，又要洞悉實(shí)際元器件的工作原理；既要有信心，又要有耐心。 在這 2 個(gè)多月 的時(shí)間 里 ， 通過(guò)不斷 的努力 探索 ， 我基本掌握了 μC/OSII 的應(yīng)用， 對(duì) 嵌入式系統(tǒng)有了更深入的理解 。各個(gè)階段已 完成的工作 如 表 所示。 表 工作進(jìn)度表 工作時(shí)間 工作內(nèi)容 第一周 學(xué)習(xí)嵌入式的基礎(chǔ)知識(shí) 第二周 學(xué)習(xí) LPC2300 系列 ARM 的使用 第三周 硬件電路分析設(shè)計(jì) 第四周 學(xué)習(xí) μC/OSII 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的應(yīng)用 第五周 硬件電路的制作 第六 、七 周 軟件編寫(xiě)及調(diào)試 第 八周 編寫(xiě)畢業(yè)論文 參考文獻(xiàn) [1] 周立功 ． μC/OSII 微小內(nèi)核分析與程 序設(shè)計(jì) ——基于 LPC2300[M]． 廣州致遠(yuǎn)電子有限公司 ， 2021： 27168． [2] 周立功 ． 深入淺出 ARM7——LPC2300[M]． 廣州致遠(yuǎn)電子有限公司 ， 2021：41254． [3] 周立功 ． ARM 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)筆記 ——基于 LPC2300[M]． 廣州致遠(yuǎn)電子有限公司 ， 2021： 13197． [4] 錢(qián)明光 ． DMX512 信號(hào)格式及其應(yīng)用 [J]． 廣播電視技術(shù) ， 2021， (05)： 5254. [5] 王京池 ． 舞臺(tái)燈光控制技術(shù)與 DMX512[J]． 廣播與電視技術(shù) ， 2021， (03)：8084. [6] 管保安 ． 微機(jī)燈光控制系統(tǒng)的設(shè) 計(jì) [J]． 電子產(chǎn)品世界 ， 2021， (22)： 5657. [7] 陳國(guó)義 ， 胡清亮 ， 梁國(guó)芹 ， 廖偉民 ． 燈光控制網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的探討 [J]． 光源與照明 ， 2021， (01)： 3335. [8] 陳國(guó)義 ， 胡清亮 ， 梁國(guó)芹 ， 廖偉民 ． 燈光控制網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的探討 (續(xù) )[J]． 光源與照明 ， 2021， (02)： 3032. [9] 夏繼強(qiáng)， 沈德金 ， 邢春香 ． 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程（二） [M]． 北京航空航天大學(xué)出版社 ， 2021： 13211. [10] 張燦 ． 單片機(jī)在舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)中應(yīng)用 [J]． 電子測(cè)量技術(shù) ， 2021， (06)：5052. [11] 方福波 ， 劉有源 ， 陳定方 ． DMX512 控制協(xié)議及其實(shí)現(xiàn) [J]． 照明工程學(xué)報(bào) ，2021， (03)： 5861. [12] 陳國(guó)義 ． 網(wǎng)絡(luò)時(shí)代燈光控制的現(xiàn)狀和展望 ——―DMX512‖、 ―ACN‖和 ’ArtNet‖三種協(xié)議淺析 [J]． 照明工程學(xué)報(bào) ， 2021， (04)： 3034 [13] 馮立杰 ， 傅民倉(cāng) ， 李文波 ． DMX512 與 CAN 總線混合通信網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)方法[J]． 現(xiàn)代電子技術(shù) ， 2021， (08)： 9899. [14] NXP． Semiconductors User manual UM10237_1 10 December 2021[EB/OL]． PC2364_65_66_67_68_4]， 20210305. [15] Dan Mills． DMX512FAQ[EB/OL]． 20210305. 附錄 A 電路原理圖