初学者
10 分钟

使用ADM2862E和ATmega328P简化您的灯光控制

解锁灯光的魔力!

DMX Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 27, 2024

点击板

DMX Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

我们的解决方案在您的微控制器(MCU)和DMX512-A兼容设备之间建立无缝通信,使您能够轻松控制活动和表演中令人着迷的照明效果。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

DMX Click基于两种不同的集成电路:第一种是来自Microchip的PIC18F26K42,除了其他外设外,还配备了一个DMX512(DMX)硬件模块。这使得它成为许多类似基于软件的解决方案的非常强大的替代品,这些解决方案通过动态切换UART波特率或使用一些类似的技术来生成所有特定的DMX定时。第二个集成电路是来自Analog Devices的ADM2862E,它是一个非常紧凑和强大的RS485收发器,它在总线和控制器端之间提供高达5kV的电气隔离。相同的集成电路也用于RS485 2 Click中,您可以在那里找到关于其功能的简要说明。更详细的信息可以在其官方数据手册中找到,在下面的链接中提供。DMX Click的基本概念是接受任何波特率的纯UART数据,并将其用于填充任何可用的512个DMX插槽的通道数据,而无需担心时序、信号转换、帧率等。换句话说,DMX Click支持通过几乎每个MCU上都能找到的常见UART接口控制单个DMX Universe,从而开启了许多设计可能性。它可用于设计一个独立的控制台(DMX MASTER),无需连接PC。它也可以用于

非常容易地设计自定义DMX SLAVE应用程序。DMX协议本身有一些需要解释的特定内容,以更好地理解Click板的工作原理:DMX数据格式与常见的UART非常相似,除了数据速率固定为250kbps外,还有一个起始位、八个数据位、两个停止位和无奇偶校验。考虑到固定的DMX波特率,发送513个字节的数据以及BR和MAB信号大约需要23ms,这意味着最大帧率为44 Hz。换句话说,单个插槽的通道数据可以每秒更新44次。如果需要更高的帧率(例如更平滑的运动、更平滑的灯光过渡),则可以缩短整个帧。DMX512-A标准不要求发送所有512个插槽,这可以节省两个帧之间的时间。DMX Click可以在主模式和从模式下操作。它允许使用简单的UART命令界面为每种模式配置许多DMX参数。用户可以配置帧长度本身、两个连续帧之间的间隙长度、帧中的通道数量、每个帧后的中断信号持续时间等。DMX Click手册提供了有关两种模式下可用参数的所有必要信息。PIC26K42 MCU上的固件利用了两个存储器缓冲区。来自UART输入的传入数据存储在第一个缓冲区(A)中,而

第二个缓冲区(B)则传输到UART输出。数据传输通过使用专用的DMA通道进行。当传输完成并且A缓冲区已满时,DMA传输重新启动,同时交换缓冲区。现在缓冲区B正在接受来自输入的数据,而缓冲区A则传输到UART输出。这是一个典型的双缓冲概念,它允许在不同速度上工作的两个缓冲区之间的同步。输入端UART被配置为自动或固定(115200)波特率,而输出端UART设置为DMX模式,并路由到RS485收发器。3极输出端子用于将Click板连接到DMX总线,其连接在PCB上清楚标记(DN-数据负; DP-数据正; GND在中间)中。中断引脚(INT)用于向主机MCU发出不同事件的信号,而STAT LED用作可视指示(即用于配置错误)。MODE LED指示操作模式(SLAVE或MASTER),而RUN LED指示Click板的运行状态。请参阅DMX Click手册,以详细了解各个模式下DMX Click功能的解释。DMX Click提供3.3V和5V操作之间的选择,具有标有PWR SEL的板载SMD跳线。这允许将3.3V和5V MCU都与该Click板接口连接。

DMX hardware overview image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

28

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
PD2
RST
Automatic Baud Rate Configuration
PB2
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Run Mode
PD6
PWM
Interrupt
PC3
INT
UART TX
PD0
TX
UART RX
PD1
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

DMX Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 Access MB 1 - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Arduino UNO MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含 DMX Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • dmx_generic_write - 通用写函数。

  • dmx_generic_read - 通用读函数。

  • dmx_send_cmd - 发送命令函数。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * \file 
 * \brief DMX Click example
 * 
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the DMX click board by showcasing
 * the control for a 6-channel DMX RGB LED reflector connected to it.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the driver and performs the click default configuration.
 * 
 * ## Application Task  
 * Performs the LEDs dimming control on a 6-channel DMX RGB LED reflector.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "dmx.h"
#include "string.h"

// Application buffer size
#define APP_BUFFER_SIZE         256
#define PROCESS_BUFFER_SIZE     256

/**
 * @brief Application example variables.
 * @details Variables used in application example.
 */
static uint8_t app_buf[ APP_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
static int32_t app_buf_len = 0;
static dmx_t dmx;
static log_t logger;

/**
 * @brief Clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application
 * buffer and reset its length.
 */
static void dmx_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief Data reading function.
 * @details This function reads data from device and
 * appends it to the application buffer.
 * @return @li @c  0 - Some data is read.
 *         @li @c -1 - Nothing is read.
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 */
static err_t dmx_process ( void );

/**
 * @brief Logs application buffer.
 * @details This function logs data from application buffer.
 */
static void dmx_log_app_buf ( void );

/**
 * @brief Response check.
 * @details This function checks for response and
 * returns the status of response.
 * @param[in] rsp  Expected response.
 * @return @li @c  0 - OK response.
 *         @li @c -1 - Unknown error.
 *         @li @c -2 - Timeout error.
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 */
static err_t dmx_rsp_check ( uint8_t *rsp );

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    dmx_cfg_t cfg;

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    dmx_cfg_setup( &cfg );
    DMX_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    dmx_init( &dmx, &cfg );

    dmx_set_auto_baud_rate( &dmx, 1 );
    Delay_ms( 100 );

    dmx_reset( &dmx, DMX_MASTER );
    dmx_run( &dmx, DMX_CONFIG_MODE );
    Delay_ms( 100 );
    
    dmx_process( );
    dmx_clear_app_buf( );

    // Clear the internal buffers
    dmx_send_cmd( &dmx, DMX_CMD_PURGEBFR );
    dmx_rsp_check( DMX_RSP_OK );
    dmx_log_app_buf( );

    // Set start address
    dmx_send_cmd( &dmx, DMX_CMD_SADR );
    dmx_rsp_check( DMX_RSP_OK );
    dmx_log_app_buf( );

    // Set input data buffer length
    dmx_send_cmd( &dmx, DMX_CMD_BLEN );
    dmx_rsp_check( DMX_RSP_OK );
    dmx_log_app_buf( );

    // Set DMX frame length
    dmx_send_cmd( &dmx, DMX_CMD_FLEN_MASTER );
    dmx_rsp_check( DMX_RSP_OK );
    dmx_log_app_buf( );

    // Set interrupt pulse duration
    dmx_send_cmd( &dmx, DMX_CMD_ITMR );
    dmx_rsp_check( DMX_RSP_OK );
    dmx_log_app_buf( );

    // Set a time delay between two frames
    dmx_send_cmd( &dmx, DMX_CMD_FTMR );
    dmx_rsp_check( DMX_RSP_OK );
    dmx_log_app_buf( );

    // Display configuration
    dmx_send_cmd( &dmx, DMX_CMD_DISPLCFG );
    dmx_rsp_check( DMX_RSP_OK );
    dmx_log_app_buf( );
    dmx_clear_app_buf( );
    
    dmx_run( &dmx, DMX_RUN_MODE );

    log_info( &logger, " Application Task " );
    Delay_ms( 500 );
}

void application_task ( void )
{
    uint8_t dmx_6_ch_buf[ 6 ] = { 0 };
    int16_t cnt = 0;
    
    dmx_6_ch_buf[ 0 ] = 255; // Dimmer
    dmx_6_ch_buf[ 1 ] = 0;   // Red
    dmx_6_ch_buf[ 2 ] = 0;   // Green
    dmx_6_ch_buf[ 3 ] = 0;   // Blue
    dmx_6_ch_buf[ 4 ] = 0;   // Strobe
    dmx_6_ch_buf[ 5 ] = 0;   // Macro
    
    log_printf( &logger, "\r\nDimming RED LEDs\r\n" );
    for ( cnt = 0; cnt <= 255; cnt++ )
    {
        dmx_6_ch_buf[ 1 ] = cnt;
        dmx_generic_write( &dmx, dmx_6_ch_buf, 6 );
        Delay_ms ( 1 );
    }
    for ( cnt = 255; cnt >= 0; cnt-- )
    {
        dmx_6_ch_buf[ 1 ] = cnt;
        dmx_generic_write( &dmx, dmx_6_ch_buf, 6 );
        Delay_ms ( 1 );
    }
    
    log_printf( &logger, "Dimming GREEN LEDs\r\n" );
    for ( cnt = 0; cnt <= 255; cnt++ )
    {
        dmx_6_ch_buf[ 2 ] = cnt;
        dmx_generic_write( &dmx, dmx_6_ch_buf, 6 );
        Delay_ms ( 1 );
    }
    for ( cnt = 255; cnt >= 0; cnt-- )
    {
        dmx_6_ch_buf[ 2 ] = cnt;
        dmx_generic_write( &dmx, dmx_6_ch_buf, 6 );
        Delay_ms ( 1 );
    }
    
    log_printf( &logger, "Dimming BLUE LEDs\r\n" );
    for ( cnt = 0; cnt <= 255; cnt++ )
    {
        dmx_6_ch_buf[ 3 ] = cnt;
        dmx_generic_write( &dmx, dmx_6_ch_buf, 6 );
        Delay_ms ( 1 );
    }
    for ( cnt = 255; cnt >= 0; cnt-- )
    {
        dmx_6_ch_buf[ 3 ] = cnt;
        dmx_generic_write( &dmx, dmx_6_ch_buf, 6 );
        Delay_ms ( 1 );
    }
    
    dmx_6_ch_buf[ 1 ] = 255;
    dmx_6_ch_buf[ 2 ] = 255;
    dmx_6_ch_buf[ 3 ] = 255;
    log_printf( &logger, "Dimming all LEDs\r\n" );
    for ( cnt = 0; cnt <= 255; cnt++ )
    {
        dmx_6_ch_buf[ 0 ] = cnt;
        dmx_generic_write( &dmx, dmx_6_ch_buf, 6 );
        Delay_ms ( 1 );
    }
    for ( cnt = 255; cnt >= 0; cnt-- )
    {
        dmx_6_ch_buf[ 0 ] = cnt;
        dmx_generic_write( &dmx, dmx_6_ch_buf, 6 );
        Delay_ms ( 1 );
    }
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}

static void dmx_clear_app_buf ( void )
{
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
}

static err_t dmx_process ( void )
{
    uint8_t rx_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    int32_t rx_size = 0;
    rx_size = dmx_generic_read( &dmx, rx_buf, PROCESS_BUFFER_SIZE );
    if ( rx_size > 0 ) 
    {
        int32_t buf_cnt = app_buf_len;
        if ( ( ( app_buf_len + rx_size ) > APP_BUFFER_SIZE ) && ( app_buf_len > 0 ) ) 
        {
            buf_cnt = APP_BUFFER_SIZE - ( ( app_buf_len + rx_size ) - APP_BUFFER_SIZE );
            memmove ( app_buf, &app_buf[ APP_BUFFER_SIZE - buf_cnt ], buf_cnt );
        }
        for ( int32_t rx_cnt = 0; rx_cnt < rx_size; rx_cnt++ ) 
        {
            if ( rx_buf[ rx_cnt ] ) 
            {
                app_buf[ buf_cnt++ ] = rx_buf[ rx_cnt ];
                if ( app_buf_len < APP_BUFFER_SIZE )
                {
                    app_buf_len++;
                }
            }
        }
        return DMX_OK;
    }
    return DMX_ERROR;
}

static void dmx_log_app_buf ( void )
{
    for ( int32_t buf_cnt = 0; buf_cnt < app_buf_len; buf_cnt++ )
    {
        log_printf( &logger, "%c", app_buf[ buf_cnt ] );
    }
}

static err_t dmx_rsp_check ( uint8_t *rsp )
{
    uint32_t timeout_cnt = 0;
    uint32_t timeout = 60000;
    dmx_clear_app_buf( );
    dmx_process( );    
    while ( ( 0 == strstr( app_buf, rsp ) ) &&
            ( 0 == strstr( app_buf, DMX_RSP_ERROR ) ) )
    {
        dmx_process( );
        if ( timeout_cnt++ > timeout )
        {
            dmx_clear_app_buf( );
            return DMX_ERROR_TIMEOUT;
        }
        Delay_ms( 1 );
    }
    Delay_ms( 100 );
    dmx_process( );
    if ( strstr( app_buf, rsp ) )
    {
        return DMX_OK;
    }
    return DMX_ERROR;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

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