基于DMX512协议的灯光控制信号无线传输设计

3 系统软件实现

3．1 主要程序流程

系统上电后首先进行初始化配置，包括I／O端口输入／输出状态配置、串口配置、SPI接口设置、CC1100寄存器配置，以及无线传输数据格式的配置，使系统处于正常工作状态。此时主发射模块等待DMX512总线数据的到来。一旦DMX512数据包起始标志出现，即打开单片机串口，等待串口接收中断产生。中断产生之后单片机缓存总线数据，激活CC1100，并向其发送FIFO中写入发送数据，然后无线发送出去。

接收模块的工作流程和发送模块相反。在初始化完成之后，单片机设置好CC1100的FIFO寄存器，等待FIFO产生外部中断。这里外部中断被用作无线数据接收成功的标志。FIFO中断产生后，单片机通过SPI总线缓存FIFO中的数据，并立刻通过串口模拟DMX512时序，恢复总线信号，完成信号的无线传输。发送和接收数据流程如图4所示。



3．2 自定义通信数据格式

虽然CC1100的传输数率比DMX512的时序速率要高，但毕竟CC1100的FIFO有限，不可能把一个DMX512数据包一次性全部发送出去，因此在主从端之问必须协商一种合适的数据通信格式。CC1100支持4种格式的数据包，分别是：定长(小于255字节)、变长(小于255字节)、无限长和有限长。完整的数据包包括前导码、同步字、数据长度、地址、有效数据和CRC校验。本系统采用有效数据为32字节的有限长格式，具体的数据格式如下：



DMX512的数据包中包含有512路调光数据，而CC1100发送一次数据包只包含32个有效数据，因此在发送时要在CC11OO的地址码段填入该次发送有效数据在总数据包中的序号，以保证接收端在接收的时候按顺序重组成功。

3．3 拆解和重组DMX512总线数据

系统在对DMX512总线数据的拆解和重组过程中，都利用了单片机内部的串口单元。但DMX512总线数据时序与单片机UART串口不完全相同，因此在使用的时候需要做如下修正。

主发射端对DMX512总线数据的拆解，需要先将串口端口(P3．1)配置为I／O口。当接收到DMX512的起始标志(即P3．1=0)时，开启定时器 0开始计数，88μs溢出中断后准备接收数据。单片机确认M．a．B(Mark afterBreak)信号出现后，配置串口端口为普通串口，开始缓存数据帧。

从接收端在无数据传输时，要把串口端口配置为I／O口，并置为高电平。在接收完毕无线数据后，先将串口端口拉低，利用定时器延时超过88 μs，完成起始标志(Break)信号的发送。然后配置串口端口为普通串口，按缓存的顺序将数据发送到DMX512总线上。数据发送完成之后，还需要将串口端口还原为普通I／O，发送结束信号(小于1 s的高电平)，完成DMX512时序要求。

4 总结

基于CC1100设计的DMX512灯光控制信号无线传输系统，具有成本低、外围器件少、电路结构简洁的特点。虽然CC11OO标称空旷地发射距离可以达到200 m，但在实际使用时，由于楼宇等建筑物的影响，有效的通信距离为30 m左右。因此利用该系统能实现小范围(如室内环境)将DMX512有线传输转变为无线传输。为了延长系统传输距离，可以考虑在射频收发单元增加功放模块，在保证灯光数据实时传输的条件下，降低通信速率，提高系统传输的稳定性。

参考文献

1. 钱明光 DMX512信号格式及应用 2006(5)
2. 方福波.刘有源.陈定方 DMX512控制协议及其实现 [期刊论文] -照明工程学报2002(3)
3. 宏晶科技 STC系列8051单片机中文指南 2005
4. 李丽军.王代华.祖静 基于CC1100的无线数据传输系统设计 [期刊论文] -国外电子测量技术2007(12)
5. 潘旭兵.林中 基于CC1100无线手持终端设备的设计 2007(3)

作者：华南师范大学 梁艺  周卫星  陈炳锐 来源：《单片机与嵌入式系统应用》 2009（7）