用STM32的UART实现DMX512

2018.09.12 17:26:43
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写在最前面：

DMX512（digital multiplex）

其实就是主机向从机整包单向广播发送的协议（protocol），从机自取所需。

一、链接拓扑（network topology）

根据后面的协议可以知道，其实就是将所有的slave挂到线上去。（线最长可以多长？）

image.png
二、协议（protocol）的时序如下图

1）先说明地址，包的格式是固定的，第一个数据帧就是地址1(说是0也可以)，接下来的数据帧，地址逐渐+1。

2） 1 slot 或者叫 1 data frame（数据帧）=1 start bit（低电平） + 8 data bits + 2 stop bits（高电平） = 11bits， 1bit=4us，1slot=44us。（下图右下角的蓝色字体部分）

3） 1 packet （数据包）= 1 break + 1 MAB(mark after break) + 1 SC（start code） + 512 slots + 1 MTBP（mark time between packets）（下图红色字体部分）

1 break 典型值88us
MAB 典型值 8us
SC就是一帧 44us，第0帧
MTBP，高电平有效，0-1s之间
time = 88us+8us+44us+512*44us+0=22668us=22.668ms 发包频率44.11Hz，也就是控制频率了，如果地址用不完，把slot减少，时间也可以节省，然后频率可以更高了。

image.png
放大右下角的每帧时序

image.png
三、硬件实现方式

image.png
四、电路：

image.png
五、软件实现

下面的两个图，第一个是DMX512的时序，第二个是UART的时序，可以看出，可以利用UART进行模仿。

1、数据格式，大家都是1个bit的低电平作为开始，八个数据位，两个停止位，大家都是11位

2、一个bit的时间，标准的DMX512是4us，那么对应波特率就是1s/(4us)=250000bit/s

然后问题来了，那个大break怎么检测呢？

把通讯格式换成1个开始bit+9个数据bit+1个停止bit，也是11个bit，

1、正常的slot，第9个数据bit对应了停止位，所以是1，

2、break的时间间隔足够长，第9个数据bit对应的还是0，差别出来了，就靠这个第9数据bit来区别。

image.png
image.png
STM32F103 code：

/**************************************************

函数说明：初始化DMX512的USART4，用USART来模仿DMX512，设定接收中断

**************************************************/

void DMX512_UART4_Config(void)

{

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

USART_InitStructure.USART_BaudRate = 250000; //跟DMX512的速度匹配上，一个bit用4us

//模仿slot：

//UART :1低电平启动位+9个数据位+1个高电平停止位

//DMX512:1低电平开始位+8个数据位+2个高电平停止位

//为什么要设置UART的第9个数据位，而不是8个数据位+2个停止位，

//主要是用来判断break的

//UART协议中，有一个固定的低电平启动位

USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_9b;

USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;

USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;

USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

USART_Init(UART4, &USART_InitStructure);

USART_ITConfig(UART4, USART_IT_RXNE, ENABLE);//使能接收中断

USART_Cmd(UART4, ENABLE);

// 中断组0

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);

// 中断来源

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = UART4_IRQn;

// 抢占式优先级 0

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;

// 响应优先级 1

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}
六、多地址数据获取

在实际应用中，一个slot的信息量太小了，一个slave设备可能用到多个slot，比如8个，那么所有设备都要约定好，slave1从使用slot0-7的数据，那么为了避免重叠，slave可以使用slot8-15的数据。

参考资料

what is DMX512

https://en.wikipedia.org/wiki/DMX512

https://www.learnstagelighting.com/what-is-dmx-512/

https://wenku.baidu.com/view/d8945f9b80eb6294dd886ccb.html (这份解释不错。)

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