同步DMX512控制芯片的开发从”芯”设计LED灯具控制系统
随着led的功率和亮度不断增加，价格持续下降，LED在灯光照明领域的应用越来越普遍普及。但是就目前的亮度和价格而言，LED要替代白枳灯还有很长的路要走，现在LED在照明领域的优势在于它们色彩可变，纯正和高可靠性。因此，娱乐场所，商业展示，城市景观照明将是LED在照明领域的主要应用。
1、LED常用的控制方法
LED照明灯具的控制技术是提升LED灯具应用水平的关键所在，目前，LED灯具的控制方式主要有下列几种方法：
独立控制方法---在每个LED灯具中使用一个低价格单片机或者专用控制芯片。产生一系列颜色变换，如七彩，渐变等等，有的控制芯片上还带有音频同步口。能使LED与附近的音乐同步闪烁，灯与灯之间没有控制线，靠上电，或者AC过零点同步。这种产品的特点是比较简单，灯头，灯座等与传统灯具兼容，能大批量生产和出口。但是，它们的缺点是无法实现追逐，逐断变化灯复杂的灯光变化，更不能根据应用的需要设计出整体的灯光方案。因此只能应用于局部简单的场合。
联线控制方法----LED灯具与控制器相连，控制器通过DMX512联成网络，实现对LED灯具的控制。另一种联线控制方法是在每一个灯管中含有一个低价格单片机，它们通过RS485连线控制，也有使用移位寄存器(SPI总线)来传送LED控制信号。
2、我们在LED灯具控制器方面作的探索
我们在设计LED灯具控制器时，主要开发联线控制的技术，先后开发了DALI接口，DMX512，移位寄存器等各种方案的产品。本文分析各种方法的优缺点，并提出了一种我们认为最好的方案，并开发了相应的灯光控制芯片。这项工作我们共化了两年的时间。
DMX512控制器方案
DMX512是传统的舞台灯光控制协议，由美国剧场技术协会（United State Institutefor Theatre Technology，Inc）于1986年8月提出的一个能在一对线上传送512路可控硅调光亮度信息的标准。
DMX512通信方式是采用了异步通信格式，每个调光点由11位组成，其中一个是起始位，8位调光数据，两个停止位。每一次传输能512个调光点。
3、问题驱动我们从”芯”设计LED灯具控制芯片
在完成了各种LED灯具控制器和灯具产品的开发之后，我们对LED灯具及控制技术有了全新的认识。
我们体会到，一个理想的LED灯具控制器芯片因具有如下特点：
1.使用简单，灵活。不要编程，普通人会用。
2.接线简单，越少越好。
3.能适应LED快速发展的需要。
4.成本低廉
这样的灯具能达到：
制造与光亮工程分离；完成专业化分工；产品便于出口；推进产品标准化。
为了达到这一理想的境界，我们决定从自行开发LED灯具芯片开始进入全新的开发工作。
总体方案
芯片采用了DMX512传输的帧结构。将DMX512的异步方式改为了同步方式，因此，我们称为同步DMX512（Synchronizes DMX512CHIP）芯片。
与传统的DMX512接收器相比，同步DMX512具有如下优点：
能采用移位方式传输调光数据，不需要设置地址。
传输的速度快。因为没有停止位和起始位。
保留了DMX512单线级联方式，硬件接口可以仍然使用RS485。
与传统的SPI接口相比，引出/引入线少。
SynchronizesDMX512CHIP
产品系列
SDMX5124---同步DMX512芯片，含三路4位PWM调光电路
SDMX5128---同步DMX512芯片，含三路8位PWM调光电路
SDMX51248---同步DMX512芯片，含八路4位PWM调光电路
SDMX51288---同步DMX512芯片，含八路4位PWM调光电路
特点：
·同步DMX512总线，使用一根线实现控制数据的移位和置入，速率达192 KBPS。这样，灯与灯之间的联线只要三根线了（+24V，DATA，GND）。能采用普通的防水结头。
·RGB三路输出。外接MOSFET/三极管驱动大功率LED光源。普通LED驱动器使用ADC来控制LED恒流源，使LED的驱动电流受到了限制，CP100使用了PWM调光，外接驱动管的方案，能适应各种LED，提高了产品的适应性。
·4位X3PWM调光电路。产生4096种彩色。PWM频率为768K。无闪烁。LED显示屏的驱动电路的每路控制位数比较多（8位或更多），再加上光调整数据使得刷屏数据很多，要求移位数据比较多，但在灯具中，要求色彩的等级和色差不高，4位已足够了。数据量少，降低了通信的速率，成本低，可靠性高。
16pinSOP封装，5umCMOS工艺。
DMX5124采用的数字CMOS工艺，成本低。
控制器采用了10BASET以太网联网
LAN网络已非常普及，大量标准化，低价格的网络产品可供选择。
市面上许多的LED控制器供应商，都宣称能提供许多的图案变化方案，或为客户定制。实际上，最好的方法是将图案变化方案的设计交给客户，或者专业人士，因为这项工作有太多的资源可以利用。我们是基于这种设计理念来开发ColorPixEL系统的。
客户能使用FLSAH，Aftereffects等出色的工具来设计图案变化方案，colorpixel提供了转换工具，将它们转换成COLORPIXEL控制数据。ColorPixel能够实时抓取WINDOWS屏幕上播放的图像将它转换成COLORPIXEL控制数据，存储到SD卡上。
结论
我们在开发了各种LED灯具和控制器的基础上，感到目前市面上还没有比较适合的LED灯具控制片，本项目对传统DMX512控制协议作了改进，提出了同步DMX512的技术方案，并开发了开发了同步DMX512总线接收器芯片，采用0.5um CMOS工艺，SOP16封装，在实际应用中收到了比较好的效果，具有很大的推广价值。
从”芯”设计LED灯具控制系统
随着led的功率和亮度不断增加，价格持续下降，LED在灯光照明领域的应用越来越普遍普及。但是就目前的亮度和价格而言，LED要替代白枳灯还有很长的路要走，现在LED在照明领域的优势在于它们色彩可变，纯正和高可靠性。因此，娱乐场所，商业展示，城市景观照明将是LED在照明领域的主要应用。
1、LED常用的控制方法
LED照明灯具的控制技术是提升LED灯具应用水平的关键所在，目前，LED灯具的控制方式主要有下列几种方法：
独立控制方法---在每个LED灯具中使用一个低价格单片机或者专用控制芯片。产生一系列颜色变换，如七彩，渐变等等，有的控制芯片上还带有音频同步口。能使LED与附近的音乐同步闪烁，灯与灯之间没有控制线，靠上电，或者AC过零点同步。这种产品的特点是比较简单，灯头，灯座等与传统灯具兼容，能大批量生产和出口。但是，它们的缺点是无法实现追逐，逐断变化灯复杂的灯光变化，更不能根据应用的需要设计出整体的灯光方案。因此只能应用于局部简单的场合。
联线控制方法----LED灯具与控制器相连，控制器通过DMX512联成网络，实现对LED灯具的控制。另一种联线控制方法是在每一个灯管中含有一个低价格单片机，它们通过RS485连线控制，也有使用移位寄存器(SPI总线)来传送LED控制信号。
2、我们在LED灯具控制器方面作的探索
我们在设计LED灯具控制器时，主要开发联线控制的技术，先后开发了DALI接口，DMX512，移位寄存器等各种方案的产品。本文分析各种方法的优缺点，并提出了一种我们认为最好的方案，并开发了相应的灯光控制芯片。这项工作我们共化了两年的时间。
DMX512控制器方案
DMX512是传统的舞台灯光控制协议，由美国剧场技术协会（United State Institutefor Theatre Technology，Inc）于1986年8月提出的一个能在一对线上传送512路可控硅调光亮度信息的标准。
DMX512通信方式是采用了异步通信格式，每个调光点由11位组成，其中一个是起始位，8位调光数据，两个停止位。每一次传输能512个调光点。
3、问题驱动我们从”芯”设计LED灯具控制芯片
在完成了各种LED灯具控制器和灯具产品的开发之后，我们对LED灯具及控制技术有了全新的认识。
我们体会到，一个理想的LED灯具控制器芯片因具有如下特点：
1.使用简单，灵活。不要编程，普通人会用。
2.接线简单，越少越好。
3.能适应LED快速发展的需要。
4.成本低廉
这样的灯具能达到：
制造与光亮工程分离；完成专业化分工；产品便于出口；推进产品标准化。
为了达到这一理想的境界，我们决定从自行开发LED灯具芯片开始进入全新的开发工作。
总体方案
芯片采用了DMX512传输的帧结构。将DMX512的异步方式改为了同步方式，因此，我们称为同步DMX512（Synchronizes DMX512CHIP）芯片。
与传统的DMX512接收器相比，同步DMX512具有如下优点：
能采用移位方式传输调光数据，不需要设置地址。
传输的速度快。因为没有停止位和起始位。
保留了DMX512单线级联方式，硬件接口可以仍然使用RS485。
与传统的SPI接口相比，引出/引入线少。
SynchronizesDMX512CHIP
产品系列
SDMX5124---同步DMX512芯片，含三路4位PWM调光电路
SDMX5128---同步DMX512芯片，含三路8位PWM调光电路
SDMX51248---同步DMX512芯片，含八路4位PWM调光电路
SDMX51288---同步DMX512芯片，含八路4位PWM调光电路
特点：
·同步DMX512总线，使用一根线实现控制数据的移位和置入，速率达192 KBPS。这样，灯与灯之间的联线只要三根线了（+24V，DATA，GND）。能采用普通的防水结头。
·RGB三路输出。外接MOSFET/三极管驱动大功率LED光源。普通LED驱动器使用ADC来控制LED恒流源，使LED的驱动电流受到了限制，CP100使用了PWM调光，外接驱动管的方案，能适应各种LED，提高了产品的适应性。
·4位X3PWM调光电路。产生4096种彩色。PWM频率为768K。无闪烁。LED显示屏的驱动电路的每路控制位数比较多（8位或更多），再加上光调整数据使得刷屏数据很多，要求移位数据比较多，但在灯具中，要求色彩的等级和色差不高，4位已足够了。数据量少，降低了通信的速率，成本低，可靠性高。
16pinSOP封装，5umCMOS工艺。
DMX5124采用的数字CMOS工艺，成本低。
控制器采用了10BASET以太网联网
LAN网络已非常普及，大量标准化，低价格的网络产品可供选择。
市面上许多的LED控制器供应商，都宣称能提供许多的图案变化方案，或为客户定制。实际上，最好的方法是将图案变化方案的设计交给客户，或者专业人士，因为这项工作有太多的资源可以利用。我们是基于这种设计理念来开发ColorPixEL系统的。
客户能使用FLSAH，Aftereffects等出色的工具来设计图案变化方案，colorpixel提供了转换工具，将它们转换成COLORPIXEL控制数据。ColorPixel能够实时抓取WINDOWS屏幕上播放的图像将它转换成COLORPIXEL控制数据，存储到SD卡上。
结论
我们在开发了各种LED灯具和控制器的基础上，感到目前市面上还没有比较适合的LED灯具控制片，本项目对传统DMX512控制协议作了改进，提出了同步DMX512的技术方案，并开发了开发了同步DMX512总线接收器芯片，采用0.5um CMOS工艺，SOP16封装，在实际应用中收到了比较好的效果，具有很大的推广价值。
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