用STM32的UART实现DMX512
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?)
![](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/4563513-bb8e96d0210f0abd.png?imageMogr2/auto-orient/strip|imageView2/2/w/1200/format/webp)
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。
![](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/4563513-74747f1d3cafdcfb.png?imageMogr2/auto-orient/strip|imageView2/2/w/795/format/webp)
放大右下角的每帧时序
![](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/4563513-6e1b9af075fb4ae9.png?imageMogr2/auto-orient/strip|imageView2/2/w/619/format/webp)
三、硬件实现方式
![](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/4563513-5f6e8248ab56f098.png?imageMogr2/auto-orient/strip|imageView2/2/w/1200/format/webp)
四、电路:
![](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/4563513-2975f7e75590d578.png?imageMogr2/auto-orient/strip|imageView2/2/w/1200/format/webp)
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。
![](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/4563513-68ae3f0e601f9230.png?imageMogr2/auto-orient/strip|imageView2/2/w/636/format/webp)
![](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/4563513-6ed14ec9b9bb7668.png?imageMogr2/auto-orient/strip|imageView2/2/w/597/format/webp)
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。)
作者:StarsOcean
链接:https://www.jianshu.com/p/5c1083283507
来源:简书
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