Протокол DMX-512. Тестер сигнала и димер.

Статья была написана для сайта Паяльник. Оригинал: http://cxem.net/sound/light/light114.php. Дополнена прошивкой для Atmega48/88/168/328.

Стал глубже погружаться в мир театрального света и стало интересно, как же оно работает.

Световое оборудование сейчас управляется по DMX-512. Этот протокол работает на сетях RS-485. DMX-512 крайне простая штука. Представляет собой до 512 байт с данными о значении канала, передаваемых последовательно. И все. На самом деле вовсе не обязательно отправлять все 512 байт, но если нужно сказать, что изменилось значение на, допустим, 27 канале, то необходимо отправить значения не только измененного канала, но и все предыдущие. Остальные 485 каналов отправлять вовсе не нужно.

Для устройства я выбрал ATmega8, но, забегая вперед, скажу, что по объему памяти она бы поместилась и на Tiny13. Вот только Tiny13 не умеет тактироваться от кварца да и аппаратного UART в нем нет. Подошла бы Tiny2313, но разница в цене настолько мала, что можно и раскошелиться на более крутое железо.

Минимальная схема устройства состоит из: преобразователя UART в RS-485 (например max485), микроконтроллера, кварцевого резонатора, пары конденсаторов и резистора.

Теперь прошивка. Первым делом инициализируем USART на скорости 250 000.

[pastacode lang=»c» manual=»%23define%20USART_BAUDRATE%20250000%0A%23define%20UBRR_VALUE%20(F_CPU%2F16%2FUSART_BAUDRATE-1)%0A%20%0Avoid%20USART_Init()%0A%7B%0A%20%20%20%20%2F%2F%20Set%20baud%20rate%0A%20%20%20%20UBRRH%20%3D%20(uint8_t)(UBRR_VALUE%3E%3E8)%3B%0A%20%20%20%20UBRRL%20%3D%20(uint8_t)UBRR_VALUE%3B%0A%20%20%20%20%2F*%20Set%20frame%20format%3A%208data%2C%202stop%20bit%20*%2F%0A%20%20%20%20UCSRC%20%3D%20(1%3C%3CURSEL)%7C(1%3C%3CUSBS)%7C(3%3C%3CUCSZ0)%3B%0A%20%20%20%20%2F%2Fenable%20reception%0A%20%20%20%20UCSRB%20%7C%3D%20(1%3C%3CRXEN)%3B%0A%20%20%20%20%2F%2F%20%D1%80%D0%B0%D0%B7%D1%80%D0%B5%D1%88%D0%B0%D0%B5%D0%BC%20%D0%BF%D1%80%D0%B5%D1%80%D1%8B%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D0%BF%D0%BE%20%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%B5%D0%BC%D1%83%20%D0%B1%D0%B0%D0%B9%D1%82%D0%B0%0A%20%20%20%20UCSRB%20%7C%3D%20(1%3C%3CRXCIE)%3B%0A%7D» message=»» highlight=»» provider=»manual»/]

Работать будем на прерываниях. Создаем глобальный массив под интересующие данные. Для этого нужно задать сколько каналов интересуют и начальный адрес. Начальный адрес должен легко изменяться. Способов несколько: энкондер, кнопки, DIP переключатели… Тут уж на Ваш выбор. Глобальный массив позволяет задавать данные в прерывании и использовать эти данные в основном цикле программы.

[pastacode lang=»c» manual=»%23define%20COUNT_CHANNELS%204%0Aunsigned%20char%20data%5BCOUNT_CHANNELS%5D%3B%0A%20%0Aunsigned%20int%20DMX_Current_Channel%20%3D%200%3B%0Aunsigned%20int%20DMX_Start_Channel%20%3D%200%3B» message=»» highlight=»» provider=»manual»/]

Самой сложной задачей является разделение посылок между собой. Для этих целей предусмотрен интервал тишины. Линия опускается в 0, что является старт-битом. Далее микроконтроллер ждет данные и 2 стоп-бита. Последних он так и не дожидается, что генерирует ошибку «Frame Error». Микроконтроллер выставляет флаг, который позволяет определить начало нового пакета.

[pastacode lang=»c» manual=»ISR(USART_RXC_vect)%0A%7B%0A%20%20%20%20unsigned%20char%20UART_Status%20%3D%20UCSRA%3B%0A%20%20%20%20unsigned%20char%20UART_Data%20%3D%20UDR%3B%0A%20%20%20%20%2F%2F%20%D0%9E%D0%B1%D0%BD%D0%B0%D1%80%D1%83%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B0%20%D0%BE%D1%88%D0%B8%D0%B1%D0%BA%D0%B0%20(Frame%20error)%0A%20%20%20%20if%20(UART_Status%20%26%20(1%3C%3CFE))%7B%0A%20%20%20%20%20%20%20%20DMX_Current_Channel%20%3D%200%3B%0A%20%20%20%20%20%20%20%20DMX_Break%20%3D%201%3B%0A%20%20%20%20%7D%20else%20if%20(DMX_Break%20%3D%3D%201)%7B%0A%20%20%20%20%20%20%20%20int%20index%20%3D%20DMX_Current_Channel%20-%20DMX_Start_Channel%20-%201%3B%0A%20%20%20%20%20%20%20%20if%20((index%20%3E%3D%200)%20%26%26%20(index%20%3C%20COUNT_CHANNELS))%7B%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20data%5Bindex%5D%20%3D%20UART_Data%3B%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%7D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20DMX_Current_Channel%2B%2B%3B%0A%20%20%20%20%7D%0A%7D» message=»» highlight=»» provider=»manual»/]

Дополнительное условие (DMX_Break == 1) является костылем и предотвращает установку ложных значений при включении устройства посреди передачи.

В результате мы имеем массив, где лежат значения на интересующих нас каналах. Что с ними делать — придумайте сами. Например LED прожектор или даже, при наличии пары сервоприводов, полноценная голова! Тут только стоит проявить фантазию!

К статье оригинальной статье были приложены два варианта устройств. Первый — тестер линии с отображением данных первого канала на семисегментных индикаторах (3 цифры). Практической пользы от такого устройства мало, но для обучения можно и собрать на макетной плате. Второе же устройство куда полезнее. В нем я использовал выводы с ШИМ, данные для которых поступают по DMX-512. Его можно использовать для оцифровки старых аналоговых диммеров, управляемых сигналом 0-10 Вольт (добавив операционный усилитель), или же для сборки собственных приборов.

Исходный код и прошивки для Atmega8

После оцифровывал старенький димер, но там было уже 6 каналов, а Atmega8 имеет всего 4 аппаратных ШИМ. Перенес код под Atmega48/88/168/328. Прошивка не совсем соответствует схеме устройства, так как при разводке платы все выводы DIP переключателя перепутались.

Исходный код и прошивка 6-канального димера на Atmega48/88/168/328