利用无线传输代替有线电缆,解决有线布线困难的问题,因此,在设计上必须满足轻便、易安置的条件,保证与原有线系统无缝结合,如图3-15所示,整个系统的硬件结构由微控制器单元(MCU)、射频收发单元和电源管理单元三部分组成。
图3-15 无线传输网络系统
发射端的MCU单元接收DMX 512控制端的总线数据,分析并拆解总线数据,然后将数据经过适当处理之后通过射频发送单元发送出去。射频接收单元接收无线数据之后,由MCU单元将数据整合重组,在接收端总线恢复DMX 512控制信号,并通过末端网络送至各被控灯光设备。这样,可以将有线和无线传输相结合,保证该区域的DMX 512控制信号得到有效传输,并不需要为每个灯光设备都安置一个无线接收模块。
1.MCU微控制器单元
系统的微控制器较多采用STC系列单片机STC12C5410。该单片机至少含有12KB的Flash存储器、512字节RAM、异步串口(UART)和内部PLL锁相单元等。内置的SPI(Serialperipheralinterface,串行外设接口)总线控制器可以方便地与射频芯片通信,内部的ISP(在线可编程)模块允许用户直接通过串口下载程序,给系统软件升级带来便捷条件。由于DMX 512的数据波特率为250kbit/s,所以选取16MHz晶振作为时钟源,以便产生同频波特率。
2.射频收发单元(www.daowen.com)
CC1100射频芯片是一款低功耗单片射频收发芯片,具有通信距离远、功耗低、接口灵活等优点。该芯片主要设定工作在315MHz、433MHz、868MHz和915MHz的工业、科学和医学波段;支持1.2~500kbit/s数据速率的可编程序控制;提供-30~10dBm的输出功率;最大空地发射距离大于200m,工作电压为1.8~3.6V;最大支持64字节(512bit)的接收和发送。设计人员可以通过SPI接口完成内部寄存器配置、读写和收发等内部控制。
3.接口电路
接口电路主要功能包括:①DMX 512总线与单片机之间的通信,②单片机控制CC1100射频模块收发数据。
由于DMX 512总线数据帧格式与通用异步串口(UART)格式基本兼容,因此,系统与DMX 512总线的通信可利用串口通信接口。但DMX 512信号的电气接口标准是EIA-485,与单片机的TTL电平接口不兼容,要实现相互通信,需要采用电平转换芯片作为桥接电路。
在发送端,将DMX 512总线的差分数据转换为TTL电平数据,并由单片机串口接收数据。该串口还用于识别DMX 512总线的起始标志(Break),提前通知单片机准备接收总线数据。
在系统接收端,将单片机串口TTL电平数据转换为DMX 512差分数据。发射模块与接收模块的结构基本一致,只是通信数据流方向相反。
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