DMX512

標準數字介面控制調光器

DMX512協議是由美國舞檯燈光協會(USITT)提出了一種數據調光協議,它給出了一種燈光控制器與燈具設備之間通信的協議標準,因其在1990年提出,所以協議的全稱是USITTDMX512(1990)。該協議的提出為使用數字信號控制燈光設備提供了一個良好的標準。

設計標準


DMX512是圍繞工業標準EIA-485介面設計的。EIA-485屬於介面、電壓、電流等的“電”端。
系統是基於沿著屏蔽導體雙絞線的向下對稱發送而建立的。這種纏繞結構確保所產生的干擾會同樣地作用於兩個信號,因此保證了一致的數字定相。所用的導線應該是由一條或兩條雙絞線箔片和編織篩所構成的合適的數據導線。對稱音頻導線則不能完成這個工作。
通常地,就如任何網段一樣,導線兩頭應該有兩個終端。燈光控制台通常在一頭作為終端,而另一頭應該只有一個120Ω的電阻。EIA485規範只支持“雛菊鏈”或每段上最多以32個“單元負載”所構成的串列網路。製造商聲稱每段可以長達1000m。但是,要特別指出的是,中繼器的作用應該考慮到700m或800m左右,這樣可以防止環境的異常。

針口分配


XLR連接器的針口分配如下:
信號
1屏蔽地/0伏
2內部導體(黒)數據–
3內部導體(白)數據+
4內部導體(綠)備用數據-
5內部導體(紅)備用數據+
DMX512控制線採用5針XLR(有時候是3針)連接設備(如表1);母介面適用於發送器,而公介面適用於接收器
規範中建議用一條兩對導線(4個連介面)來實現屏蔽,雖然只是需要其中一對。第二對導線用於未指定的可選場合中。必須注意的是一些調光器使用這些線來指示故障和狀態信息。如果調光器用第二個通道,則需要專門配置的分路器和中繼器。
把線連接到邏輯電平最安全的方法是使用一個“標準”介面IC—TexasInstruments的SN75176B,如果要實現連接以及隔離,Burr-Brown的ISO485P是好的選擇。使用這些介面方法為每個設備提供一個額定的單元負載,這些設備都允許在段上最多安裝32個接收器。不推薦通過直接橫跨線路來連接高靈敏度光隔離器的直接聯機介面方式,它所提供的負載會比正常接收器的負載大5倍左右,從而減少了在段上可安裝的接收器數目。另外還會引起失真,增大出錯率並導致符合EIA485的接收器出現故障。
DMX512
DMX512
DMX512
DMX512
DMX512
DMX512

資料


數據發送基於一種8位非同步串列協議,帶一個開始位(低電平)和兩個停止位(高電平),沒有奇偶校驗。因此一個數據幀有11位元。由於每一位的寬度是4us,所以發送一個幀需要44us的時間。如果線路要發送一個連續的數據流,則會產生250000b/s的波特率,或稱250kbps。
8位字對於每個調光器允許以0到255的範圍來發送256個獨立級別。
開始位和停止位用於使發送器和接收器同步。數據線通常處於高電平;實際上它空閑時會處於高電平狀態(更多的是處於這種狀態)。開始位的出現促使接收器投入工作,後面的8位數據被掃描且被解碼(希望如此)。然後接收器等待停止位到來,停止位過後會再次出現這個過程。我們需要停止位有兩個理由:讓接收器有充分的時間處理輸入的數據;讓線路處於高電平的狀態,這樣下一個“開始”才能被檢測到。圖1描述了一個幀裡面的位電平,這個幀中含有數據“0”和“255”。
迄今為止已經解釋得很清楚了,但是還沒有完,DMX512最多可支持512個調光器,現在我們只看到了第1個,那麼怎樣為所有的調光器處理數據呢?答案是簡單的,只是不斷重複這個過程!好的,就是那麼簡單。不過現在的情況可不是那麼簡單了,我們在段上取得了一個數據流,但是沒有辦法辨別哪一幀是屬於哪一個調光器的。看“DMX包”部分的提示。

核心


DMX512包是這個標準的核心,它由一個包含深層同步信息的幀集合構成,其中的深層信息也就是一個“Break”和一個“Mark-after-break”。就是這個信息使接收器能夠檢測到一個幀的開始,因此能夠處理接收到的資料。幀定時檢驗顯示了線路處於低電平的最長時間是4祍(開始位)+8×4祍(資料位)=36祍,但是一個“Break”包含至少88祍的“低電平”,這兩者的不同很容易被檢測到,可用於調光器的同步。"Mark-after-break”在線路上是“高”狀態,至少8祍時間的寬度,“Mark-after-break”是必需的,因為這樣才能檢測到“Break”,否則幀的開始位會緊隨“Break”,使線路一直陷入低電平狀態。此時將會非常混亂!一個描述“包”的圖2有助於說明以上問題。
“0”數值表示後面的幀包含調光器級別的信息。另外的255個代碼在規範中沒有定義,但是一些製造商卻使用了其它代碼來發送產品的特殊信息。一個接收了非零開始碼的調光器“將會”忽略包餘下的部分,不過要小心,它不會總被檢驗到!

定時總結


定時總結如下:
最小 最大
Break 88μs 1秒
Mark-after-break 8μs 1秒
Inter-frame-time 0μs 1秒
“Inter-frame-time”用於減低資料率。有些調光器不能處理高速運行的資料,或者在控制台處理其它任務的同時用於“插入”發送過程。它的數值可以在0到1秒之間。
規範中對於定時設置了一些限制。
從上面可以看出,資料率有很大的擴展性,但是要注意的是,不允許線路狀態持續處於“高”或“低”狀態超過一秒的時間,而且此時應該考慮出錯的條件。
差不多DMX512系統中出現的所有誤操作都是源於系統知識的缺乏。引起問題的一個地方是在信號分離中。記住,系統以段終結的方式運行。簡單地把線路分離(看上去是符合邏輯的)會由於歐姆量的反覆變化而不能工作。這樣做容易導致信號的破壞。
解決辦法是使用“分路器”和“中繼器”,通電設備“監聽”段上的資料,然後進行廣播,或根據需要在下一個段上“重現”。