CN110868784B - 舞台灯光数据双向同步通信方法及系统、存储介质及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种舞台灯光数据双向同步通信方法及系统、存储介质及装置，应用于一个通信周期内，包括以下步骤：传输一个DMX512分组作为标准控制数据；传输扩展交换的控制数据；所述扩展交换的控制数据包括控制台发送来的灯具控制数据、灯具发送来的灯具地址仲裁指令和灯具地址仲裁数据、仲裁成功的灯具发送来的灯具响应数据；基于所述灯具地址仲裁数据进行灯具仲裁，并传输仲裁成功的灯具发送来的灯具响应数据。本发明的舞台灯光数据双向同步通信方法及系统、存储介质及装置在DMX512协议的基础上加入扩展位，实现舞台灯光数据的双向同步数据通信。

Description

舞台灯光数据双向同步通信方法及系统、存储介质及装置

技术领域

本发明涉及数据通信的技术领域，特别是涉及一种舞台灯光数据双向同步通信方法及系统、存储介质及装置。

背景技术

DMX 512协议，即Digital Multiplex，是大剧院、歌舞厅的通用信号控制协议，同时也是是一种国际协议。USITT DMX512/1990是调光和灯光控制台数据传输标准，是娱乐灯光领域常用的控制协议。以前0-10V模拟控制用的比较多，现在DMX512是娱乐灯光行业最主要的控制协议。USITT DMX512/1990是由美国剧场技术协会USITT提出的。最原始的版本出版于1986年，在1990年做了修改。DMX 512协议中，一个完整的数据包，除去break,startcode,剩下的就是512通道的亮度值(slot 1-slot 512)，每个slot data为1个字节，data：0输出OFF，255输出100％。

RDM是DMX512-A协议的扩展版本，允许调光台及其他控制设备通过一条DMX512网络去发现，然后配置，状态监测及管理中间设备和线端设备，其允许在照明设备或系统控制器和连接的RDM兼容设备之间通过标准的DMX线进行双向通信。此协议将允许以不干扰那些不识别RDM协议的标准DMX512设备的正常运作的这种方式下，配置、状态监测及管理这些设备；允许一个控制器或测试设备通过这条连接智能的发现其他的能够被RDM(远程设备管理)的设备，例如电脑灯或调光柜并远程管理他们，包括远程设置DMX512初始地址的能力，查询设备的错误或统计信息，并可实现其通常是在设备的前面板来完成的大多数配置的设置。RDM可以在相同的数据链接上与新的RDM设备或者任何原有的DMX 512产品一起运行，并没有任何性能影响。自从RDM在第一对DMX512链接上运行，RDM要求的唯一的基础构架升级是升级存在的数据分配器实现双向模式以支持RDM。

现有技术中，舞台灯光采用单向DMX/双向RDM进行异步通信，单/双向通信的实现需在两种协议模式间切换，且为异步通信，影响实时性、稳定性和可操作性。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种舞台灯光数据双向同步通信方法及系统、存储介质及装置，在DMX512协议的基础上加入扩展位，实现舞台灯光数据的双向同步数据通信。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种舞台灯光数据双向同步通信方法，应用于一个通信周期内，包括以下步骤：传输一个DMX512分组作为标准控制数据；传输扩展交换的控制数据；所述扩展交换的控制数据包括控制台发送来的灯具控制数据、灯具发送来的灯具地址仲裁指令和灯具地址仲裁数据、仲裁成功的灯具发送来的灯具响应数据；灯具地址包括预设数量个地址位，所述灯具地址仲裁数据中每个地址位仲裁采用四个通信位周期，第一通信位周期传输1，第二通信位周期停止输出，第三通信位周期传输当前地址位，第四个通信位周期传输总线仲裁地址；且所述当前地址位为0时输出0，为1则不输出；基于所述灯具地址仲裁数据进行灯具仲裁，并传输仲裁成功的灯具发送来的灯具响应数据。

于本发明一实施例中，所述DMX512分组包括传输暂停、暂停结束标志、字段0数据和不超过512个字段的数据。

于本发明一实施例中，所述字段包括起始位、最低数据位、最高数据位、第一停止位和第二停止位。

于本发明一实施例中，所述字段0数据为0时，表示参照DMX512协议；所述字段0数据非0时，表示参照RDM协议。

于本发明一实施例中，所述灯具传输仲裁指令为1个字节。

于本发明一实施例中，所述灯具地址仲裁数据包括4个数据段，第一数据段为1，第二数据段停止输出，第三数据段为灯具地址，第四数据段为总线仲裁地址；且所述第三数据段为0时输出0，为1则不输出。

对应地，本发明提供一种舞台灯光数据双向同步通信系统，应用于一个通信周期内，包括第一传输模块、第二传输模块和仲裁传输模块；

所述第一传输模块用于传输一个DMX512分组作为标准控制数据；

所述第二传输模块用于传输扩展交换的控制数据；所述扩展交换的控制数据包括控制台发送来的灯具控制数据、灯具发送来的灯具地址仲裁指令和灯具地址仲裁数据、仲裁成功的灯具发送来的灯具响应数据；灯具地址包括预设数量个地址位，所述灯具地址仲裁数据中每个地址位仲裁采用四个通信位周期，第一通信位周期传输1，第二通信位周期停止输出，第三通信位周期传输当前地址位，第四个通信位周期传输总线仲裁地址；且所述当前地址位为0时输出0，为1则不输出；

所述仲裁传输模块用于基于所述灯具地址仲裁数据进行灯具仲裁，并传输仲裁成功的灯具发送来的灯具响应数据。

本发明提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的舞台灯光数据双向同步通信方法。

本发明提供一种舞台灯光数据双向同步通信装置，包括：处理器及存储器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述舞台灯光数据双向同步通信装置执行上述的的舞台灯光数据双向同步通信方法。

最后，本发明提供一种舞台灯光数据双向同步通信系统，包括上述的舞台灯光数据双向同步通信装置、控制台和至少一个灯具；

所述控制台用于发送灯光控制数据至所述舞台灯光数据双向同步通信装置；

所述灯具用于发送灯具响应数据至所述舞台灯光数据双向同步通信装置。

如上所述，本发明所述的舞台灯光数据双向同步通信方法及系统、存储介质及装置，具有以下有益效果：

(1)在DMX512协议的基础上加入扩展位，实现舞台灯光数据的双向同步数据通信；

(2)无需协议切换，快速稳定，实时性好。

附图说明

图1显示为本发明的舞台灯光数据双向同步通信方法于一实施例中的流程图；

图2显示为本发明的数据时序示意图；

图3显示为本发明的舞台灯光数据双向同步通信系统于一实施例中的结构示意图；

图4显示为本发明的舞台灯光数据双向同步通信装置于一实施例中的结构示意图。

图5显示为本发明的舞台灯光数据双向同步通信系统于另一实施例中的结构示意图。

元件标号说明

31 第一传输模块

32 第二传输模块

33 仲裁传输模块

41 处理器

42 存储器

51 舞台灯光数据双向同步通信装置

52 控制台

53 灯具

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明的舞台灯光数据双向同步通信方法及系统、存储介质及装置在DMX512协议的基础上加入扩展位，从而在扩充的DMX512包的包内实现舞台灯光数据的双向同步数据通信，无需进行协议切换，实时性好。

如图1和图2所示，于一实施例中，本发明的舞台灯光数据双向同步通信方法应用于一个通信周期内，包括以下步骤：

步骤S1、传输一个DMX512分组作为标准控制数据。

具体地，基于DMX512协议传输一个标准化的DMX512分组。所述DMX512分组包括传输暂停、暂停结束标志、字段0数据和不超过512个字段的数据。也就是说，所述DMX512分组最多包含513个字段。其中，所述字段0数据为0时，表示参照DMX512协议；所述字段0数据非0时，表示参照RDM协议。对于每个字段，均包括起始位、最低数据位、最高数据位、第一停止位和第二停止位。同时，相邻字段之间包含有字段之间的占。相邻DMX512分组之间包含有传输暂停之间的占。

步骤S2、传输扩展交换的控制数据；所述扩展交换的控制数据包括控制台发送来的灯具控制数据、灯具发送来的灯具地址仲裁指令和灯具地址仲裁数据、仲裁成功的灯具发送来的灯具响应数据。

具体地，所述灯具控制数据包括MSOP+MDATA*N+MCRC+MEOP：其中，MSOP为所述DMX512分组的CRC值。N表示个数；优选地，N取值范围为1-256。MEOP定义为0_01010101_0，标志控制台传输结束，01010101用于提供灯具的位时钟同步；MCRC为所述扩展交换的控制数据的可选CRC；所述灯具地址仲裁指令为所有需要传输的灯具传输的同样的数据SACK，灯具传输每一位并读取比对，若不等则退出，从而确认灯具是否在信号可同步传输距离之内，并使控制台通过数据SACK同步接收时序。

当灯具控制数据传输完毕之后，灯具传输开始，通过灯具地址仲裁指令进行地址仲裁。于本发明一实施例中，所述灯具传输仲裁指令为1个字节。优选地，所述灯具传输仲裁指令设置为11001010。

当灯具地址仲裁指令传输完毕之后，开始传输灯具地址仲裁数据。具体地，灯具地址包括预设数量个地址位，所述灯具地址仲裁数据中每个地址位仲裁采用四个通信位周期，第一通信位周期传输1，第二通信位周期停止输出，第三通信位周期传输当前地址位，第四个通信位周期传输总线仲裁地址；且所述当前地址位为0时输出0，为1则不输出。当第三通信位和第四通信位传输的数据不同时，表示灯具仲裁失败，退出当前仲裁；当第三通信位和第四通信位传输的数据相同时，表示当前地址位仲裁成功，当所有地址位均仲裁成功，则表明灯具仲裁成功，可以发送自身的响应数据。通过上述设置，可以保证灯具地址仲裁数据的准确传输，避免由于传输失误带来的双向通信的失败。需要说明的是，本发明中的灯具地址并不是指DMX512协议中的地址，而是标识灯具唯一性的地址，其与RDM协议中的UniqueID作用等价，亦类似网络传输中的MAC地址。

步骤S3、基于所述灯具地址仲裁数据进行灯具仲裁，并传输仲裁成功的灯具发送来的灯具响应数据。

具体地，在本发明中采用SACK仲裁机制。其中，将灯具地址与总线总裁地址进行比对，若二者一致，则对应的灯具通过仲裁，获取通信权利；若二者不一致，则对应的灯具仲裁失败，退出当前通信。对于仲裁成功的灯具，则继续传输自身的灯具响应数据，从而实现在一个周期内实现双向同步通信。

需要说明的是，MSOP、MDATA、MCRC、SACK和所述灯具响应数据均采用1个起始位、8个数据位和1个停止位的结构，以与DMX512标准数据进行区别，防止被误识别为DMX512标准数据。

如图3所示，于一实施例中，本发明的舞台灯光数据双向同步通信系统应用于一个通信周期内，包括依次相连的第一传输模块31、第二传输模块32和仲裁传输模块33。

第一传输模块31用于步骤S1、传输一个DMX512分组作为标准控制数据。

具体地，基于DMX512协议传输一个标准化的DMX512分组。所述DMX512分组包括传输暂停、暂停结束标志、字段0数据和不超过512个字段的数据。也就是说，所述DMX512分组最多包含513个字段。其中，所述字段0数据为0时，表示参照DMX512协议；所述字段0数据非0时，表示参照RDM协议。对于每个字段，均包括起始位、最低数据位、最高数据位、第一停止位和第二停止位。同时，相邻字段之间包含有字段之间的占。相邻DMX512分组之间包含有传输暂停之间的占。

第二传输模块32与第一传输模块31相连，用于传输扩展交换的控制数据；所述扩展交换的控制数据包括控制台发送来的灯具控制数据、灯具发送来的灯具地址仲裁指令和灯具地址仲裁数据、仲裁成功的灯具发送来的灯具响应数据。

具体地，所述灯具控制数据包括MSOP+MDATA*N+MCRC+MEOP：其中，MSOP为所述DMX512分组的CRC值。N表示个数；优选地，N取值范围为1-256。MEOP定义为0_01010101_0，标志控制台传输结束，01010101用于提供灯具的位时钟同步；MCRC为所述扩展交换的控制数据的可选CRC；所述灯具地址仲裁指令为所有需要传输的灯具传输的同样的数据SACK，灯具传输每一位并读取比对，若不等则退出，从而确认灯具是否在信号可同步传输距离之内，并使控制台通过数据SACK同步接收时序。

当灯具控制数据传输完毕之后，灯具传输开始，通过灯具地址仲裁指令进行地址仲裁。于本发明一实施例中，所述灯具传输仲裁指令为1个字节。优选地，所述灯具传输仲裁指令设置为11001010。

当灯具地址仲裁指令传输完毕之后，开始传输灯具地址仲裁数据。具体地，灯具地址包括预设数量个地址位，所述灯具地址仲裁数据中每个地址位仲裁采用四个通信位周期，第一通信位周期传输1，第二通信位周期停止输出，第三通信位周期传输当前地址位，第四个通信位周期传输总线仲裁地址；且所述当前地址位为0时输出0，为1则不输出。当第三通信位和第四通信位传输的数据不同时，表示灯具仲裁失败，退出当前仲裁；当第三通信位和第四通信位传输的数据相同时，表示当前地址位仲裁成功，当所有地址位均仲裁成功，则表明灯具仲裁成功，可以发送自身的响应数据。通过上述设置，可以保证灯具地址仲裁数据的准确传输，避免由于传输失误带来的双向通信的失败。需要说明的是，本发明中的灯具地址并不是指DMX512协议中的地址，而是标识灯具唯一性的地址，其与RDM协议中的UniqueID作用等价，亦类似网络传输中的MAC地址。

仲裁传输模块23与第二传输模块22相连，用于基于所述灯具地址仲裁数据进行灯具仲裁，并传输仲裁成功的灯具发送来的灯具响应数据。

具体地，在本发明中采用SACK仲裁机制。其中，将灯具地址与总线总裁地址进行比对，若二者一致，则对应的灯具通过仲裁，获取通信权利；若二者不一致，则对应的灯具仲裁失败，退出当前通信。对于仲裁成功的灯具，则继续传输自身的灯具响应数据，从而实现在一个周期内实现双向同步通信。

需要说明的是，MSOP、MDATA、MCRC、SACK和所述灯具响应数据均采用1个起始位、8个数据位和1个停止位的结构，以与DMX512标准数据进行区别，防止被误识别为DMX512标准数据。

需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现，也可以全部以硬件的形式实现，还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如：x模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现。此外，x模块也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上x模块的功能。其它模块的实现与之类似。这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，一个或多个微处理器(Digital Singnal Processor，简称DSP)，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。这些模块可以集成在一起，以片上系统(System-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。

本发明的存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的舞台灯光数据双向同步通信方法。所述存储介质包括：ROM、RAM、磁碟、U盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

如图4所示，于一实施例中，本发明的舞台灯光数据双向同步通信装置包括：处理器41及存储器42。

所述存储器42用于存储计算机程序。

所述存储器42包括：ROM、RAM、磁碟、U盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

所述处理器41与所述存储器42相连，用于执行所述存储器42存储的计算机程序，以使所述舞台灯光数据双向同步通信装置执行上述的的舞台灯光数据双向同步通信方法。

优选地，所述处理器41可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

如图5所示，于一实施例中，本发明的舞台灯光数据双向同步通信系统包括上述的舞台灯光数据双向同步通信装置51、控制台52和至少一个灯具53。

所述控制台52用于发送灯光控制数据至所述舞台灯光数据双向同步通信装置；

所述灯具53用于发送灯具地址仲裁数据和灯具响应数据至所述舞台灯光数据双向同步通信装置。

综上所述，本发明的舞台灯光数据双向同步通信方法及系统、存储介质及装置在DMX512协议的基础上加入扩展位，实现舞台灯光数据的双向同步数据通信；无需协议切换，快速稳定，实时性好。因此，本发明的舞台灯光数据双向同步通信方法及系统、存储介质及装置有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种舞台灯光数据双向同步通信方法，应用于一个通信周期内，其特征在于，包括以下步骤：

传输一个DMX512分组作为标准控制数据；

传输扩展交换的控制数据；所述扩展交换的控制数据包括控制台发送来的灯具控制数据、灯具发送来的灯具地址仲裁指令和灯具地址仲裁数据、仲裁成功的灯具发送来的灯具响应数据；灯具地址包括预设数量个地址位，所述灯具地址仲裁数据中每个地址位仲裁采用四个通信位周期，第一通信位周期传输1，第二通信位周期停止输出，第三通信位周期传输当前地址位，第四个通信位周期传输总线仲裁地址；且所述当前地址位为0时所述总线仲裁地址输出0，所述当前地址位为1则所述总线仲裁地址不输出；

基于所述灯具地址仲裁数据进行灯具仲裁，并传输仲裁成功的灯具发送来的灯具响应数据；

所述灯具控制数据依次包括MSOP、MDATA*N、MCRC、MEOP：其中，MSOP为所述DMX512分组的CRC值；MEOP定义为0_01010101_0，标志控制台传输结束，01010101用于提供灯具的位时钟同步；MCRC为所述扩展交换的控制数据的可选CRC；N表示个数；所述灯具地址仲裁指令为所有需要传输的灯具传输的同样的数据SACK，以确认灯具是否在信号可同步传输距离之内，并使控制台通过数据SACK同步接收时序；MSOP、MDATA、MCRC、SACK和所述灯具响应数据均采用1个起始位、8个数据位和1个停止位的结构。

2.根据权利要求1所述的舞台灯光数据双向同步通信方法，其特征在于，所述DMX512分组包括传输暂停、暂停结束标志、字段0数据和不超过512个字段的数据。

3.根据权利要求2所述的舞台灯光数据双向同步通信方法，其特征在于，所述字段0和所述不超过512个字段中的每个字段均包括起始位、最低数据位、最高数据位、第一停止位和第二停止位。

4.根据权利要求2所述的舞台灯光数据双向同步通信方法，其特征在于，所述字段0数据为0时，表示参照DMX512协议；所述字段0数据非0时，表示参照RDM协议。

5.根据权利要求1所述的舞台灯光数据双向同步通信方法，其特征在于，所述灯具传输仲裁指令为1个字节。

6.一种舞台灯光数据双向同步通信系统，应用于一个通信周期内，其特征在于，包括第一传输模块、第二传输模块和仲裁传输模块；

所述第一传输模块用于传输一个DMX512分组作为标准控制数据；

所述第二传输模块用于传输扩展交换的控制数据；所述扩展交换的控制数据包括控制台发送来的灯具控制数据、灯具发送来的灯具地址仲裁指令和灯具地址仲裁数据、仲裁成功的灯具发送来的灯具响应数据；灯具地址包括预设数量个地址位，所述灯具地址仲裁数据中每个地址位仲裁采用四个通信位周期，第一通信位周期传输1，第二通信位周期停止输出，第三通信位周期传输当前地址位，第四个通信位周期传输总线仲裁地址；且所述当前地址位为0时所述总线仲裁地址输出0，所述当前地址位为1则所述总线仲裁地址不输出；

所述仲裁传输模块用于基于所述灯具地址仲裁数据进行灯具仲裁，并传输仲裁成功的灯具发送来的灯具响应数据；

所述灯具控制数据依次包括MSOP、MDATA*N、MCRC、MEOP：其中，MSOP为所述DMX512分组的CRC值；MEOP定义为0_01010101_0，标志控制台传输结束，01010101用于提供灯具的位时钟同步；MCRC为所述扩展交换的控制数据的可选CRC；N表示个数；所述灯具地址仲裁指令为所有需要传输的灯具传输的同样的数据SACK，以确认灯具是否在信号可同步传输距离之内，并使控制台通过数据SACK同步接收时序；MSOP、MDATA、MCRC、SACK和所述灯具响应数据均采用1个起始位、8个数据位和1个停止位的结构。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的舞台灯光数据双向同步通信方法。

8.一种舞台灯光数据双向同步通信装置，其特征在于，包括：处理器及存储器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述舞台灯光数据双向同步通信装置执行权利要求1至5中任一项所述的舞台灯光数据双向同步通信方法。

9.一种舞台灯光数据双向同步通信系统，其特征在于，包括权利要求8所述的舞台灯光数据双向同步通信装置、控制台和至少一个灯具；

所述控制台用于发送灯光控制数据至所述舞台灯光数据双向同步通信装置；

所述灯具用于发送灯具响应数据至所述舞台灯光数据双向同步通信装置。

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