DMX512協(xié)議最先是由USITT(美國劇院技術(shù)協(xié)會)發(fā)展成為從控制臺用標準數(shù)字接口控制調(diào)光器的方式。DMX512超越了模擬系統(tǒng)，但不能完全代替模擬系統(tǒng)。DMX512的簡單性、可靠性(假如能夠正確安裝和使用的話!)以及靈活性使其迅速成為資金允許情況下選擇的協(xié)議，除了調(diào)光器外，一系列不斷增長的控制設(shè)備就是證據(jù)。DMX512仍然是科學(xué)上的一個新領(lǐng)域，具有在規(guī)則基礎(chǔ)上產(chǎn)生的各種奇妙技術(shù)。

　　EIA485(RS485)

　　DMX512是圍繞工業(yè)標準EIA485接口設(shè)計的。EIA485屬于接口、電壓、電流等的“電”端。

　　系統(tǒng)是基于沿著屏蔽導(dǎo)體雙絞線的向下對稱發(fā)送而建立的。這種纏繞結(jié)構(gòu)確保所產(chǎn)生的干擾會同樣地作用于兩個信號，因此保證了一致的數(shù)字定相。所用的導(dǎo)線應(yīng)該是由一條或兩條雙絞線、箔片和編織篩所構(gòu)成的合適的數(shù)據(jù)導(dǎo)線。對稱音頻導(dǎo)線則不能完成這個工作。

　　通常地，就如任何網(wǎng)段一樣，導(dǎo)線兩頭應(yīng)該有兩個終端。燈光控制臺通常在一頭作為終端，而另一頭應(yīng)該只有一個120Ω的電阻。

　　EIA485規(guī)范只支持“雛菊鏈”或每段上最多以32個“單元負載”所構(gòu)成的串行網(wǎng)絡(luò)。制造商聲稱每段可以長達1000m。但是，要特別指出的是，中繼器的作用應(yīng)該考慮到700m或800m左右，這樣可以防止環(huán)境的異常。

　　XLR連接器的針口分配(表1)

　　針線 　信號

　　1屏蔽 地/0伏

　　2內(nèi)部導(dǎo)體(黒) 數(shù)據(jù)–

　　3內(nèi)部導(dǎo)體(白) 數(shù)據(jù)+

　　4內(nèi)部導(dǎo)體(綠) 備用數(shù)據(jù)-

　　5內(nèi)部導(dǎo)體(紅) 備用數(shù)據(jù)+

　　DMX512控制線采用5針XLR(有時候是3針)連接設(shè)備(如表1);母接口適用于發(fā)送器，而公接口適用于接收器。

　　規(guī)范中建議用一條兩對導(dǎo)線(4個連接口)來實現(xiàn)屏蔽，雖然只是需要其中一對。第二對導(dǎo)線用于未指定的可選場合中。

　　必須注意的是一些調(diào)光器使用這些線來指示故障和狀態(tài)信息。如果調(diào)光器用第二個信道，則需要專門配置的分路器和中繼器。

　　把線連接到邏輯電平最安全的方法是使用一個“標準”接口IC—TexasInstruments的SN75176B，如果要實現(xiàn)連接以及隔離，Burr-Brown的ISO485P是好的選擇。使用這些接口方法為每個設(shè)備提供一個額定的單元負載，這些設(shè)備都允許在段上最多安裝32個接收器。

　　不推薦通過直接橫跨線路來連接高靈敏度光隔離器的直接聯(lián)機接口方式，它所提供的負載會比正常接收器的負載大5倍左右，從而減少了在段上可安裝的接收器數(shù)目。另外還會引起失真，增大出錯率并導(dǎo)致符合EIA485的接收器出現(xiàn)故障，這些都是壞消息!

　　資料

　　資料發(fā)送基于一種8位異步串行協(xié)議，帶一個開始位(低電平)和兩個停止位(高電平)，沒有奇偶校驗。因此一個資料幀有11位元。由于每一位的寬度是4祍，所以發(fā)送一個幀需要44祍的時間。如果線路要發(fā)送一個連續(xù)的數(shù)據(jù)流，則會產(chǎn)生250000b/s的資料率，或稱250k波特。

　　8位字對于每個調(diào)光器允許以0到255的范圍來發(fā)送256個獨立級別。

　　開始位和停止位用于使發(fā)送器和接收器同步。資料線通常處于高電平;實際上它空閑時會處于高電平狀態(tài)(更多的是處于這種狀態(tài))。開始位的出現(xiàn)促使接收器投入工作，后面的8位元資料被掃描且被譯碼(希望如此)。然后接收器等待停止位到來，停止位過后會再次出現(xiàn)這個過程。我們需要停止位有兩個理由：讓接收器有充分的時間處理輸入的資料;讓線路處于高電平的狀態(tài)，這樣下一個“開始”才能被檢測到。圖1描述了一個幀里面的位電平，這個幀中含有資料“0”和“255”。

　　迄今為止已經(jīng)解釋得很清楚了，但是還沒有完，DMX512最多可支持512個調(diào)光器，現(xiàn)在我們只看到了第1個，那么怎樣為所有的調(diào)光器處理資料呢?答案是簡單的，只是不斷重復(fù)這個過程!

　　好的，就是那么簡單。不過現(xiàn)在的情況可不是那么簡單了，我們在段上取得了一個數(shù)據(jù)流，但是沒有辦法辨別哪一幀是屬于哪一個調(diào)光器的?？?ldquo;DMX包”部分的提示。

　　DMX512“包”

　　DMX512包是這個標準的核心，它由一個包含深層同步信息的幀集合構(gòu)成，其中的深層信息也就是一個“Break”和一個“Mark-after-break”。就是這個信息使接收器能夠檢測到一個幀的開始，因此能夠處理接收到的資料。

　　幀定時檢驗顯示了線路處于低電平的最長時間是4祍(開始位)+8×4祍(資料位)=36祍，但是一個“Break”包含至少88祍的“低電平”，這兩者的不同很容易被檢測到，可用于調(diào)光器的同步。

　　“Mark-after-break”在線路上是“高”狀態(tài)，至少8祍時間的寬度，“Mark-after-break”是必需的，因為這樣才能檢測到“Break”，否則幀的開始位會緊隨“Break”，使線路一直陷入低電平狀態(tài)。此時將會非?；靵y!一個描述“包”的圖2有助于說明以上問題。

　　“0”數(shù)值表示后面的幀包含調(diào)光器級別的信息。另外的255個代碼在規(guī)范中沒有定義，但是一些制造商卻使用了其它代碼來發(fā)送產(chǎn)品的特殊信息。一個接收了非零開始碼的調(diào)光器“將會”忽略包余下的部分，不過要小心，它不會總被檢驗到!

　　定時總結(jié)(表2)

　　最小 最大

　　Break 88μs1秒

　　Mark-after-break 8μs1秒

　　Inter-frame-time 0μs1秒

　　“Inter-frame-time”用于減低資料率。有些調(diào)光器不能處理高速運行的資料，或者在控制臺處理其它任務(wù)的同時用于“插入”發(fā)送過程。它的數(shù)值可以在0到1秒之間。

　　規(guī)范中對于定時設(shè)置了一些限制。

　　從表2可以看出，資料率有很大的擴展性，但是要注意的是，不允許線路狀態(tài)持續(xù)處于“高”或“低”狀態(tài)超過一秒的時間，而且此時應(yīng)該考慮出錯的條件。

　　差不多DMX512系統(tǒng)中出現(xiàn)的所有誤操作都是源于系統(tǒng)知識的缺乏。引起問題的一個地方是在信號分離中。記住，系統(tǒng)以段終結(jié)的方式運行。簡單地把線路分離(看上去是符合邏輯的)會由于歐姆量的反復(fù)變化而不能工作。這樣做容易導(dǎo)致信號的破壞。

　　解決辦法是使用“分路器”和“中繼器”，通電設(shè)備“監(jiān)聽”段上的資料，然后進行廣播，或根據(jù)需要在下一個段上“重現(xiàn)”。

　　DMX512控制協(xié)議由來簡述：

　　可控硅調(diào)光器誕生，開創(chuàng)了計算機燈光控制的時代。隨著計算機的升級換代，燈光控制臺也取得迅速發(fā)展。

　　隨著可控硅技術(shù)的進步，新型抗干擾扼流圈的研制成功，可控硅調(diào)光器進入了演播廳、賓館、主題公園。硅元件體積縮小，耗電減少，成本降低，舞臺、演播廳使用的可控硅數(shù)量成倍增長，一套系統(tǒng)由開始時的幾十路發(fā)展到今天的幾千路。演出樣式的多樣，演出規(guī)模的擴大，使燈光控制的形式也發(fā)生根本性的變化。

　　計算機燈光控制系統(tǒng)由模擬傳輸?shù)紻MX數(shù)字傳輸進入到當今的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸。回顧演出燈光控制設(shè)備發(fā)展的歷程，對正確評價當前的各種控制系統(tǒng)及展望其未來的發(fā)展將不無益處。

　　一.模擬傳輸時代

　　計算機發(fā)展經(jīng)歷過電子管、晶體管、集成電路、大規(guī)模集成電路等幾個時代，計算機燈光控制系統(tǒng)開始于小規(guī)模集成電路計算機時代(六十年代)，而真正成批的生產(chǎn)和使用則在大規(guī)模集成電路計算機時代即微機時代(七十年代)開始。

　　大規(guī)模集成電路的微型計算機解決了小型化和穩(wěn)定性的問題，當時的劇場或演播廳中所用可控硅調(diào)光回路數(shù)一般只有幾十路，控制信號使用直流模擬電壓(例如常用的0到10伏)。計算機內(nèi)部處理的是二進制的數(shù)字，對每一個調(diào)光回路，計算機根據(jù)原先存儲的數(shù)據(jù)和現(xiàn)場控制的信息，計算出該回路的亮度數(shù)據(jù)，一般用八位二進制數(shù)存儲單元(1個字節(jié))表示亮度等級，十進制數(shù)字表示為0到255。把各回路的亮度數(shù)據(jù)(0到255共256個數(shù)字等級)變換為控制可控硅調(diào)光器的0到10伏的控制電壓，計算機輸出接口電路要解決這一由數(shù)字信號到模擬電壓的轉(zhuǎn)換并分配到每一路可控硅調(diào)光器的控制信號線上。這一任務(wù)由數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和多路電子開關(guān)來解決。

　　模擬傳輸?shù)挠嬎銠C燈光控制臺框圖如圖-1。虛線內(nèi)為控制臺，輸出接口電路由D/A控制器和電子多路開關(guān)組成，每路調(diào)光器一根控制線，加上公共的“接地線”。控制臺引出許多控制線，接到可控硅調(diào)光柜。這是一個多線制的時代，大量的控制線一般用多條多芯電纜來連接。由于傳輸直流信號，傳輸?shù)姆€(wěn)定性和抗干擾性較好;但當控制臺與調(diào)光柜距離較遠，或調(diào)光器分散安置的情況下，布線比較麻煩，不夠靈活。

　　模擬傳輸方式使計算機技術(shù)正式進入燈光控制領(lǐng)域，出現(xiàn)了大量各種各樣的計算機燈光控制臺，各種控制功能登臺亮相，取長補短，不斷改進，為計算機燈光控制技術(shù)的成熟完善和普及應(yīng)用起到了不可替代的重要作用。

　　二.DMX時代

　　隨著舞臺燈光技術(shù)的發(fā)展，調(diào)光回路數(shù)的增加，劇場中的燈光控制室位置移到觀眾廳的后部，以便于對舞臺燈光的控制，而調(diào)光柜則宜安置于觀眾廳前方離舞臺較近的地方，以便于供電。燈光回路數(shù)的增加(二百路以上)，導(dǎo)致信號線的增加，前面所介紹的一路一線，傳送模擬信號的方式，設(shè)備的安裝和使用都不方便。尤其隨著演出形式的多樣化，需要控制臺的位置也能動一下(如暫時移到觀眾廳中，甚至舞臺上)，更有流動演出或體育場式的演出場合，控制臺安放在現(xiàn)場操作，流動式調(diào)光硅箱需分散安放，更需信號線的減少。上述傳送模擬信號的多芯電纜方式顯得很不方便了。

　　二十世紀八十年代隨著微型計算機技術(shù)的發(fā)展，一種由一塊芯片集成了CPU、片內(nèi)RAM、片內(nèi)ROM、并行I/O(輸入/輸出)接口、串行I/O接口的單片機出現(xiàn)了，用單片機制作的智能化接口電路，將并行輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為在兩根線上串行傳送的信號變得容易實現(xiàn);在接收端將串行傳送的信號數(shù)據(jù)接收后再轉(zhuǎn)換為并行的數(shù)據(jù)也同樣簡單。串行傳送的總線也經(jīng)過長期的改進，出現(xiàn)了傳送速度高，距離遠，可靠性高，抗干擾能力強的標準和相應(yīng)的模塊。當時國際上幾個主要的燈光控制系統(tǒng)制造商推出了在計算機燈光控制臺與可控硅調(diào)光柜之間只用兩根線(或稍多幾根線)串行數(shù)字傳輸(或數(shù)字加模擬都串行傳輸)的解決方案。如SMX，AMX192，CMX，PMX等在傳輸速度、數(shù)據(jù)格式等都互不兼容的傳送方式。雖然串行傳送方式具有信號線少而連接方便的問題，但是無法解決各制造商的設(shè)備之間不能互連的問題。

　　為此在計算機技術(shù)發(fā)達的美國一個并非正式的標準制定者——美國劇場技術(shù)協(xié)會(United State Institute for Theatre Technology，Inc)于1986年8月提出了一個能在一對線上傳送512路可控硅調(diào)光亮度信息的DMX512標準，這是一個關(guān)于計算機控制臺和調(diào)光器之間數(shù)據(jù)的數(shù)字傳輸標準(后又在1990年4月進行了局部的修訂)。

　　提出DMX512方案的美國劇場技術(shù)協(xié)會雖然不是一個正式的標準制定機構(gòu)，但是由于DMX512具有廣泛的適用性，很快為全世界的制造商和用戶采用，成為一個事實上的國際標準，十多年來，直至今天，幾乎所有的燈光控制臺和受控的設(shè)備都兼容了DMX512的協(xié)議標準。

　　因為有了這一個統(tǒng)一的標準，不同的制造商之間的設(shè)備，只要遵循這一協(xié)議，都能互連控制。兩線制的時代真正的到來了。

　　單片機的原理如下圖-2

　　單片機內(nèi)部的ROM中儲存將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為規(guī)定格式的串行信號的程序編碼。在燈光控制臺中加入一塊單片機的接口電路板，原燈光控制計算機將輸往各調(diào)光回路的亮度數(shù)據(jù)送到單片機中，單片機將各路亮度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行的符合DMX512協(xié)議的信號，送往各調(diào)光器。數(shù)字傳輸?shù)挠嬎銠C燈光控制臺框圖如圖-3。

　　DMX-512標準在通訊的電氣標準上采用了EIA-485標準。它采用平衡輸出的發(fā)送器，差分輸入的接收器。

　　發(fā)送器有一對輸出線，當一根線上的信號為高電平時另一根線上的信號變?yōu)榈碗娖?，反之亦然，線之間的信號極性因此翻轉(zhuǎn)過來。這兩種狀態(tài)分別代表“1”和“0”。一般情況下，傳輸線路只用兩根線，不用公共地線，線路完全平衡。這使得通信雙方由于地電位不同而對通信線路產(chǎn)生的干擾減至最少。再配以先進的專用接口電路，傳輸?shù)姆€(wěn)定性也相當好。這在當時是比較先進的。

　　傳送數(shù)據(jù)采用異步的串行格式。調(diào)光器的亮度數(shù)據(jù)被順序地發(fā)送，從調(diào)光器1開始，到最后一個調(diào)光器結(jié)束，直到第512的最大值。

　　在第一個亮度發(fā)出以前，先送出一個復(fù)位信號(BREAK)。復(fù)位信號(圖-4中的①)由持續(xù)至少88微秒的一個低電平(2幀時間)或再長的持續(xù)時間組成。并且在后面緊跟一個空的開始代碼。接著開始順序傳送亮度信號數(shù)據(jù)。

　　有效的調(diào)光器亮度將是十進制0～255，代表調(diào)光器的亮度輸入控制值由關(guān)閉到完全亮足的線性關(guān)系。

　　在復(fù)位(BREAK)和開始代碼之間有一個標記，它的持續(xù)時間(參見圖-4中的②)將不少于8微秒并且不大于1秒(所有的DMX512/1990發(fā)生器將在BREAK后產(chǎn)生一個不少于8微秒的標記)。

　　跟在復(fù)位后的空字符(所有位都為零)是一個特殊定義的字節(jié)?？兆址_始表明隨后的數(shù)據(jù)作為順序的一路路8位的調(diào)光器的亮度信息。

　　每個亮度數(shù)據(jù)的傳輸格式如下：

　　第1位為開始位，低電平;

　　第2到第9位為調(diào)光器的亮度數(shù)據(jù)位，由最低的位到最高的位，正邏輯。

　　第10，11位為停止位，高電平。無奇偶位。

　　數(shù)據(jù)率為每秒250千位(250 kHz)

　　每位時間為4.0微秒

　　每幀時間為44.0微秒

　　512個調(diào)光器數(shù)的最小的更新時間為22.67毫秒

　　512個調(diào)光器的最大的更改率為44.11次/秒

　　由此可見，DMX512發(fā)出的一串數(shù)據(jù)，除了開始的復(fù)位信號，大于8微秒的標記及一個“0”的數(shù)據(jù)外，都是一個個亮度數(shù)據(jù)，最多512個。