关于DMX512定址协议剖析

陈珊

摘要：本文基于DMX512协议在照明工程中的重要性，着重介绍了DMX512节点模块及其定址方式的变化历程，优劣比较以及发展导向。目的在于说明一套有效的写址协议对于DMX512发扬光大的重要意义。

关键词：DMX512，写址协议，并行式

中图分类号:TN915.04 文献标识码：A

引言

提到DMX512，了解灯光的专业人员都会了解，它是美国USITT协会制定的数字多路复用协议，也是现今使用最广的一种灯光通讯协议，其制定的初衷是为了使舞台，剧场等场所的多种调光器和控制器相互兼容，虽然它不是一个国家和行业的标准，但由于其结构简单、成本低廉及实用性等，越来越多的生产厂商关注DMX512协议并将它接口到产品上。

DMX512协议简介：

DMX512是一种数字调光协议，一个完整的DMX512数据包由一个MIBP位，一个BREAK位，一个MAB位和一个SC位加上512个数据帧组成，每个数据由1个起始位，8个数据位和2个停止位组成。DMX512协议适用于一点对多点的主从式控制系统，其互联形式采用了多点总线结构，不存在信息通路堵塞的问题，其连线简单，可靠性高。随着该协议的推进，基于这种协议的灯具也陆续出现在各大景观亮化项目中，与最近几年在景观亮化中使用日渐增加的另外一种SPI串行控制相比，DMX512有控制通用性，可并行式信号传输（也就是常说的单个损坏不影响其它的说法）的特点，因而在各种单线串行IC不断出现的今天，还是有不少工程管理者偏爱DMX512的控制方式。

所谓并行式控制，就是说我们若干个DMX512灯具（或者说是节点）的信号线全部并联在一根控制总线上，它们在电气上是处于完全平等的位置，而要实现色彩斑斓的效果，要求单独控制到每个灯具节点，这就需要每个灯具节点获取的信号是相对独立，不会相互影响的。比如广播点名，大家都听到了所有人的名字，但是每位关心的只是自己的名字是否被点到一样，这一点至少要求每个人的名字不一样，我们挂在总线上的灯具也是一样的道理，总线上的信号就相当于广播，每个灯具节点都需要有自己的名字（我们这里把它称为地址码），它们获取到总线信息后，根据自己的地址码挑拣出本节点需要的信息，然后将这个信息转换为电平信号去控制光源，以此表现出我们绚烂多彩的亮化效果。

2、DMX512的定址方式：

上面我们提到了DMX512灯控系统中每个节点都需要一个地址，那么这个地址如何获取呢?这也经过了一个漫长的过程：

（1）燒录地址：这算是最早的一种定址方式，地址存在于节点芯片源程序里面，就是说每个节点都有不同的源程序，需要专业人员和烧录仪器进行操作,过程冗杂，还需要大量的记录标示，灯具一旦组装完成，现场不能更改。

（2）拨码地址：顾名思义，是通过改变拨码开关的连接与闭合来改变节点IC I/O口的电平，节点IC的CPU会以中断或查询的方式来检测这些I/O口的电平以确定节点的地址，这是定址的一次变革，统一了节点IC中的源程序，将专业人员和烧录仪器解脱出来，一定程度上实现了实时定址的梦想，但随着灯具种类的多样化，拨码已经不能满足各种场合的需求，一是拨码开关经过多次拨动容易损坏并且不方便维修，二是在一些需要灌胶或者结构密封的防水灯具里面无法让拨码开关裸露，从而也不方便实时变更地址；

（3）现场写址：这个定址方式需要一个专门用于写址的仪器，可以通过数据线对灯具节点进行写址，地址会存储在节点IC的EEPROM里面，即使断电也不会影响地址的保存，同时也方便现场施工人员根据需求实时修改地址。但是因为DMX512的系统架构，这个定址方式必须对每个节点单独写地址，然后标示好编号，LED灯具厂的做法一般是在工厂完成这项工作，到了工地上，调试人员只需要利用写址器做小范围的地址调整，通过这两方配合，可基本解决以往定址的难题。

（4）级联写址：随着工程项目的日益增多，增大，项目中采用的节点数也越来越多，单点写址的工作量增加，而且在现场调试中改写地址，如果不慎接在总线上，还会造成整个总线节点地址的损坏，逐个恢复非常冗杂。为了适应以上需求，市场开始出现级联写址，就是说可以批量成串写址，这样一方面很大程度减少了写地址的工作量，一方面更加灵活，现场修改非常容易，当然它也存在其双面性，比如增加了线路连接点等。

3、级联定址的实现方式：

鉴于以上描述，我们的DMX512写址目前发展到级联写址，整个级联写址的架构如下图所示：

图1

图2

分为两种情况：

（1）通过写址线写址（如图1），我们知道DMX512的节点有四根输入线，两根电源线（电源+，电源-），两根信号线（D+,D-）,我们说的写址线是指区别于这四根线之外的专用线路，它分为输入和输出，将所有的灯具串联在一起，写址器通过写址线输入端将地址写入，同时也可以采用特殊的控制器，这类控制器输出有对应的地址端口，这样我们可以通过对控制器上位机的操作，实时更改所有灯具的地址。

写址线定址的优势在于有专用的线路，地址数据信息和控制数据信息不会发生相互串扰，地址不容易被误写或者覆盖，但不管是成串灯具还是单灯，地址线必须要引出，否则就不可以实时更新地址；所以它的问题点在于接线相对复杂，每两个灯具之间要多一个接头。

（2）通过数据线写址（如图2），上面说的写址线依旧需要，成串写址的前提就是要把所有节点串接起来，以达到定位的效果，地址数据通过数据线（D+,D-）写入，和之前说的广播一样，所有的灯具节点都收到了总线上的地址数据，如何获取就取决于写址线的协议了，比如使能式，地址数据通过总线发送出来，第一个节点的地址线和写址器相接，置位使能，那么第一个节点就接受到总线地址信号，假定为A，然后关闭自己的使能，通过地址线输出开启下一个灯具地址使能，再发布数据A+1，第二个灯具节点会获取地址A+1，然后关闭自己的使能，通过地址线输出开启下一个灯具地址使能，再发布数据A+2，第三个灯具会获取地址A+2，…………，以此类推，一整串灯具会获取连续地址。

通过数据线写地址的好处在于，这个写址方式可以灵活的出现，可以成串写，也可以单个写，单个写适用于某些控制节点不多（多用在大型灯具上）的项目，需要的是接线少，那么地址线可以不用外接，依旧是传统的四根线，直接将地址线设置成永久使能即可。当然这一点就要仰赖于节点IC的内控程序，保证地址不会被数据覆盖。

另外级联写址协议最重要的一点，因为DMX512的特性是并联式总线架构，单灯损坏不影响其他的优势，级联式写址不可破坏这一特性，这就要求写址协议满足如下条件：一旦写址成功，调试完成以后，写址线断裂，对地短路等问题均不会影响到灯具的地址，这样才不会影响整个项目的效果。

4、DMX512节点的发展状态及趋势：

近年来，DMX512的硬件节点也在逐步变化，从最初的单片机到现有的标准IC，为适应不同场合的需求，这些硬件节点主要分为以下四种模式：

单线串联式：这类型芯片，严格意义上并未遵循DMX512的系统架构，但是其数据格式沿用了DMX512，可以适应标准的DMX512协议的控制器，与传统意义的DMX512节点同时受控，其特点是价格低廉，无需定义地址，地址会根据串联的先后顺序自动确定，缺陷是单点损坏会影响整串节点受控。主要用于多像素点的轮廓灯，线条灯等灯具上。

双线串联式：与单线串联式的区别在于，使用了差分信号传输的模式，节点之间可以传输更远的距离。

单线并联式：并联应用单线传输控制专用芯片，兼容DMX512（1990）信号协议，适用于成串制作的像素灯，这类灯具传输线路规则，单线传输收到的串扰不大。

双线并联式，与单线并联式的区别在于，信号线使用差分双线传输，适用于节点距离远，排布不规则的场合。常用于点光源，投光灯等灯具上。

DMX512节点的发展趋势，势必朝着使用简便，成本低廉的方向发展，无论是通讯的可靠度和定址的方便程度都是其发展所要考虑的必备因素。

5、结束语：

DMX512是国际通用的标准协议，市场上DMX512的受控节点和控制器都可以相互替代，但是写址协议还没有兼容，几乎每一家都有自己的一套协议，同一项目使用多种品牌的DMX512灯具，如何定址成为一个瓶颈问题，目前LED灯具厂商的做法有将各种写址协议集成在一台写址器上，尽量通用，但这样还是建立在灯具厂家写址协议对外开放的前提下，也是治标不治本，还是期待基于这个标准协议的受控节点写址方式也能得到统一规范。

参考文献：

【1】方福波等，DMX512控制协议及其实现 ，照明工程学报，第13卷第3期