摘要：阐述DMX512-A协议的来源、数据格式、通讯接口。文章论述了在城市楼宇夜景灯光控制系统中，DMX512协议应用在楼宇夜景灯光设计中所要特别注意的问题、事项及解决办法，最后还有一项实际工程中应用的项目。
关键词：DMX512协议 数据 网络 字段 低电平 高电平 信号
一、引 言
DMX512协议由美国剧场协会最早制定于1985年，现行的DMX512-A协议是经过1998年修改后发布的协议，国内目前采用的是中华人民共和国文化行业标准（WH/T 32- 2008），其对主控机控制信息的数据格式以及物理层都做了严格的规定，给各种灯光变化控制网络提供了一个统一的标准接口。
二、DMX512-A控制系统协议
DMX512协议适用于一点对多点的主从控制网络系统，根据DMX512数据传输速率的要求以及控制网络分散的特点，其端口设计采用RS-485收发器，总线用一对双绞线就可实现主控器与分控器及分控器与灯具之间的连接。RS-485特点是采用平衡发送和差分接收，接收灵敏度高，而且抗干扰的能力强，信号传输距离长可达千米，如果主控器距离分控器过远，还可使用放大器或者信号分离器增强信号，这在楼宇夜景灯光控制网络里非常实用。
DMX512-A协议规定主控器与分控器，分控器与灯具的互连形式采用总线型的网络结构，由于数据是从主控器到分控器，分控器到灯具单向传送，因此不存在各个分控器之间及灯具之间争夺总线使用权而导致信息堵塞的现象。
由于现在室外楼宇夜景灯光控制设备没有一个行业的统一的标准，各种控制设备之间数据接口匹配成为日益突出的问题，为了实现设备兼容性我国文化行业提出了DMX512-A控制协议（WH/T 32- 2008）制定了行业统一标准，室外楼宇夜景灯光控制也应该参考执行。
(一)DMX512-A协议数据格式
DMX512-A协议数据包的每一部分的时序规定都极为严格，协议规定数据传输速率是250kpbs. 数据传输采用异步串行格式。DMX512字段被顺序传输，以第0字段开始，以最后第512字段结束（最大字段数量为513），在第一个数据字段开始发送之前，应传输复位序列:传输暂停，接着是传输暂停结束标志和开始码。在零开始码之后有效的DMX512字段数据值应该为0-255。一个数据包最多可包含512帧数据。
(二)DMX512-A协议字段数据格式
每帧有11位数据，一位低电平起始位，8位数据位和2位高电平停止位。以下为DMX512协议的字段数据格式（时序图）:
注：
1--复位信号 9--字段之间的占（空闲）
2--复位后标记 10--复位前标记
3--字段 11--复位信号间的间隔
4--起始位 12--复位序列
5--最低数据位 13--DMX512 数据包
6--最高数据位 14--起始码（字段0 数据）
7--停止位 15--字段1
8--停止位 16--字段n （最大为512）
通过上面DMX512协议标准定义，就为楼宇夜景灯光不同的控制设备其兼容性提供了统一的标准。
灯光控制器每发送一个信息包，就对全部512个受控通道形成一次全面的控制。发送一个信息包的时间大约是23ms，每秒钟将对所有512个受控通道完成44次控制，即受控光路的刷新频率44Hz，如果实际受控通道少于512个，那么刷新频率将相应提高，例如对一只1米长全彩LED数码管来说，内含R48、G48、B48共计144粒LED颗粒，如果每6个颗粒占一个通道就需要3x(48/6)=24个通道，那么512个受控通道就可以控制21根1米长全彩LED数码管每秒钟对所有21x24=504个受控通道完成44次控制，即受控光路的刷新频率44Hz，完全满足人眼要求。
终上所述在楼宇夜景灯光系统中采用DMX512-A协议特点:
1. 信号是基于差分电压进行传输的，抗干扰的能力强。
2. 采用RS-485 收发器，信号可以进行长距离的传输。
3. 数据刷新率快，不论分控器或灯具的输出是否需要改变，主控器都必须发送控制信号。数据帧与数据帧之间的时间小于1S ，如果分控器在1S内没有收到新的数据帧，便可知数据已经丢失。
4. DMX512协议实现起来简单，不需要专门的硬件设备支持。
三、采用DMX512-A协议控制系统设计要点
我们在实际应用工作中，采用DMX512-A协议设计楼宇夜景灯光控制系统时要注意以下要点：
(一) 选用高密度无缝双绞线作为导线，可防止DMX512信号外部磁场和电场的干扰。在信号传输过程中，信号线越长，外部电磁场在信号线上的感应电压的数值也越大。感应电压产生的感应电流叠加在信号电源上，使信号产生畸变。
(二) 选用终端输入阻抗与线路阻抗相匹配的终端，同轴电缆为50Ω，75Ω或lOOΩ，常用的双绞线特性阻抗在100Ω-200Ω之间，而且绞距越小阻抗越低。在选择DMX512传输线时， 一般是选用截面≥0.33mm2，因为室外有机械强度的要求，我们通常选用的是截面≥0.75mm2铜导线，DMX512信号传输线一般在lOOOm以下，但在实际工程中，最好维持在500m以内，如果超过这个长度， 就必须加一个DMX512专用放大器，现在大部分出厂设备都将300m做为最远距离标准超过加DMX512专用放大器（DM5000、DE8000等）。
(三) 地线系统干扰的抑制：在低频线路中，接地电路形成的环流对干扰影响很大，因此耍一点接地。每个控制单元的地线都要接回总地线。除控制单元地线与信号地线分开以外， 流过交流地和功率地的电流较大，也会造成毫伏级、甚至几伏电压，将严重干扰DMX512信号， 因此.信号地应该和交流地、功率地严格分开。
(四) 绝对不能使用电源线作为DMX512信号线，因为其阻抗不匹配，容易引起信号反射干扰。
(五) DMX512信号线不要与电源线和大电流线等平行，这点在户外灯光实际工程中很难做到，我们可以采用双绞屏蔽线和不同线槽敷设等措施来尽量减少对DMX512信号线影响。
(六) 尽量避免使用"Y"型信号分支，"Y"型信号分支能增加DMX512信号出错的概率、增加信号的控制时差，并能影响控制的同步性。
(七) DMX接口的应用特点：所有数字化灯光设备均有一个DMX输入接口和一个DMX输出接口，DMX512控制协议允许各种灯光设备混合连接，在使用中可直接将上一台设备的DMX输出接口和下一台设备的输入接口连接起来。不过需要清楚的是，这种看似串联的链路架构，对DMX控制信号而言其实是并联的。因为DMX控制信号进入灯光设备后“兵分两路”（见下图），一路经运放电路进行电压比较并放大、整形后，对指令脉冲解码，然后经驱动电路控制完成各种动作；另一路则经过缓冲、隔离后，直接输送到下一台灯光设备。另外利用这种运放电路可看出具有共模抑制能力，可以极大地提高DMX控制信号的抗干扰能力，这就是为什么DMX512控制信号采用平衡传输的原因。
图二 灯光设备DMX接口简化电路
(八) 根据DMX512协议标准，每个DMX接口在所控制灯具的总通道数不超过512个的前提下，最多只能控制32个单元负载。当支持DMX512控制协议的灯光设备多于32个，但控制通道总数远未达到512个时，可采用DMX分配器，将一路DMX信号分成多个DMX支路，一方面便于就近连接各种灯光设备，另一方面充分利用每个支路均可驱动32个单元负载特性，提高设备利用率。不过属于同一DMX链路上的各DMX支路所控制的通道总数仍不能超过512个。
(九) 每一DMX支路末端要增加DMX终端器，它是一个接在每一DMX支路最后一台灯光设备DMX输出接口上的连接器 ，目的使每一DMX支路的末端处于闭合状态。由于DMX控制脉冲频率较高，当传输线路不通时具有原路返回的特性，这样，原路返回的信号会和后来的信号相叠加，造成DMX控制指令产生误码，出现误动或控制失灵的现象。
四、工程实例：
(一)┃为DMX512 D40-10段蓝白数码管（1套灯具为1条1.4米灯具，灯具自带引接线0.25m）,系统共使用1248Pcs(1.4米长)/1747.2米灯具。
(二) 主控制器与分控器、分控器和灯具间使用 ZR-RVV-3x0.5芯屏蔽信号线连接.
(三) 南北两面1台分控控制3个楼层(其中一个楼层单独使用1台分控)灯具，东西两面1台分控控制2个楼层(其中单独使用1台分控控制三楼层)灯具,系统共使用32台分控。
(四) 系统使用4台DMX512视频主控器控制,主控间通过六口交换机使用8芯屏蔽网线联机。
五、结论：
本文提出了一种有效的基于DMX512-A协议的LED灯具控制系统在夜景灯光的应用，系统的分析了DMX512协议的数据结构，可看出系统抗干扰的能力强，由于采用RS-485 收发器，信号可以进行长距离的传输，实现起来简单，不需要专门的硬件设备支持，能够匹配不同速度的外部设备，系统控制灵活，通过对控制器进行IP配置，很容易实现系统的扩展，配合上位机软件可以得到强大的灯光控制系统，同时进一步说明了设计人员在采用该系统设计时所要注意要点，对于基于DMX512协议的夜景灯光变化系统设计者提供了参考依据。
参考文献
[1] WH/T 32- 2008《灯光控制数据传输协议》
[2] 马礼文. DMX512 信号抗干扰问题.音箱技术， 1998,5
[3] 徐德浓，马礼民.灯光系统新设备发展动态.广播与电视技术. 1999,3
[4] 黄以华等. 基于DMX512协议的LED灯具控制系统 2009