專利名稱：一種基于以太網接口的可級聯景觀照明控制系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及照明控制領域，尤其是一種基于以太網接ロ的可級聯景觀照明控制系統。
背景技術：
傳統的燈光控制系統一般采用串行數據ロ線或者USB ロ線作為控制器與PC機之間的數據連接，數據傳輸速率較低、實時性差。隨著網絡通信技術的發展，以太網接ロ在景觀照明控制系統中的應用也變得日益廣泛。而現今的許多燈光控制系統中，單以太網接ロ系統在應用中由于系統外設資源有限，使得控制器在項目應用中受項目規模制約較大，控制器連接方式死板，無法根據不同項目需求而靈活變動。且單以太網接ロ燈光控制器在較大的項目應用中需通過交換機做數據傳遞的中轉，系統資源消耗較大、連接方式復雜。
發明內容本實用新型針對現有技術的不足，提供了一種基于以太網接ロ的可級聯景觀照明控制系統。一種基于以太網接ロ的可級聯景觀照明控制系統包括系統控制単元、雙網ロ網卡模塊、FPGA模塊、外設接ロ轉換電路、系統顯示模塊和系統供電模塊。其中系統控制単元通過數據線和控制線與雙網ロ網卡模塊電路相連接以完成系統控制単元對網卡芯片的初始化、網絡數據包發送、網絡數據包接收和網絡數據包轉發的驅動實現，系統控制単元通過數據線和控制線與FPGA模塊相連接實現系統控制單元對FPGA模擬的串ロ接ロ之間的數據通信，系統控制単元同時負責對網絡數據包的實時分析、處理以及完成數據包的封裝；其中MCU外圍電路包括晶振電路、復位電路及備用電源電路、工作指示燈電路。晶振電路與系統控制単元的振蕩源ロ線相連接，復位電路連接系統控制単元的復位ロ線，備用電源電路連接系統控制単元的備用供電ロ線，工作指示燈電路連接系統控制單元的的GPIO ロ線，MCU控制指示燈顯示系統供電狀態和工作狀態。MCU外圍電路模塊為系統控制單元提供使其穩定運行的系統外圍電路；雙網ロ網卡模塊電路用干與上一級系統或者PC機以及下ー級系統之間的數據通信，FPGA模塊通過數據線和控制線完成與液晶顯示模塊間的數據通信，實現對液晶顯示模塊的實時顯示控制，外設接ロ轉換電路與FPGA中模擬的串行ロ線相連接，系統供電模塊分別給系統控制單元和FPGA模塊MCU外圍電路模塊供電。本實用新型的有益效果可級聯以太網接ロ在燈光控制系統中的應用統一了 PC機與嵌入式燈光控制系統的通信接ロ，不僅可以提高燈光控制系統的實時性，且系統可級聯的特性使其在不同景觀照明項目中對燈具數量的選擇更具靈活性。
圖I控制器系統連接框圖；[0009]圖2控制器硬件框圖。
具體實施方式
以下結合附圖以及實例對本實用新型進ー步進行詳細的說明。如圖2所示，其中系統控制單元STM32F103RBT6通過16個數據線D0-D16以及5根控制線與雙網ロ網卡芯片DP9003EP 相連接以完成系統控制單元對網卡芯片的初始化、網絡數據包發送、網絡數據包接收和網絡數據包轉發的驅動實現。系統控制単元通過8根數據線和4根控制線與FPGA模塊相連接實現系統控制單元對FPGA模擬的串ロ接ロ之間的數據通信。系統控制単元同時負責對網絡數據包的實時分析、處理以及完成數據包的封裝；其中MCU外圍電路包括晶振電路、復位電路及備用電源電路、工作指示燈電路。晶振電路與系統控制単元的振蕩源ロ線相連接，復位電路連接系統控制単元的復位ロ線，備用電源電路連接系統控制單元的備用供電ロ線，工作指示燈電路連接系統控制單元的的GPIO ロ線，MCU控制指示燈顯示系統供電狀態和工作狀態。MCU外圍電路模塊為系統控制單元提供使其穩定運行的系統外圍電路；雙網ロ網卡模塊電路用干與上一級系統或者PC機以及下一級系統之間的數據通信，FPGA模塊通過8根數據線和3根控制線完成與液晶顯示模塊間的數據通信，實現對液晶顯示模塊的實時顯示控制，8路串ロ轉RS-485總線接ロ電路與FPGA中模擬的串行ロ線相連接。系統供電模塊分別給系統控制單元和FPGA模塊MCU外圍電路模塊供電。如圖I所示，本系統以PC機上的上位機軟件作為整個項目的控制命令發送端，用以實時控制景觀照明項目中各燈具的不同變化。PC機通過以太網端ロ與多個控制器組成ー個項目系統，使用PC機上的上位機軟件可以測試系統連接狀態和發送實時控制信號。具體實施步驟如下步驟一上位機軟件通過PC機的以太網接ロ發送不同的IP數據幀。不同的數據幀按不同的功能分為連接測試幀和控制數據發送幀。其中，連接測試幀包含ー個起始廣播包、ー個ID命名組播包、N個控制器反饋單播包(N表示連接的控制器數量)和一個幀結束組播包。控制數據發送幀包括ー個起始廣播包、N個控制數據組播包(N表示連接的控制器數量)和一個幀結束組播包。步驟ニ 控制器的系統控制單元STM32F103RBT6驅動雙網ロ網卡芯片DP9003EP接收來自上ー級(PC機或者上一級的控制器)的IP數據幀，判斷并確定該數據幀類型。步驟三如圖2所示MCU與網卡芯片通過16根數據線和5根控制線實現MCU對雙網ロ網卡芯片的初始化、數據包接收、數據包發送和數據包轉發的驅動。故而步驟B2中網卡芯片對數據包的接收以及將數據傳輸至MCU等工作均由以步驟B3作為底層連接實現。步驟四STM32完成對數據幀的判斷后，若該幀為連接測試幀，控制器獲取該幀中的ID命名組播包中的ID編號，并反饋回ー個包含本級ID號的單播包，隨后對ID編號進行+1處理，然后將處理后的該幀通過另ー個以太網接ロ轉發至下一級的控制器。其中IP數據包的轉發由步驟B3中的網卡數據包轉發驅動實現。步驟五若判斷后該幀為控制數據幀，則獲取屬于本級ID編號的控制數據組播包，并將整個數據命令幀通過以另ー個太網接ロ轉發至下一級控制器。步驟六控制器通過判斷所接收的控制數據組播包的ID編號是否與本級控制器ID編號相符來獲取屬于自己的控制命令數據。在獲得與屬于本級的控制命令數據后，MCU將有效數據根據數據頭中標明的通道數進行相應通道的數據分離，并將分離后的數據重新封裝到ー個與DMX512協議相匹配的發送數組中。步驟七如圖2所示，MCU與FPGA通過8根數據線和4根控制線相連接。4根控制線中的3根以2進制方式標明發送數據所屬的端口號，而最后一根用于標明是否數據幀幀頭。MUC與FPGA通過此12根ロ線實現8路串口數據的通信。步驟八:MCU在完成對每個端口數據的封裝后通過步驟B7中的方式實現每個端ロ數據到FPGA的發送。步驟九FPGA通過模擬8路串行總線方式將步驟B8中接收到的數據通過ー個FIFO后連接RS-232轉RS-485轉換電路發送到景觀照明燈具上。步驟十RS_485總線電路與景觀照明燈具的連接方式，ー個RS-485總線上最多懸掛512個地址的燈具，每個特定地址燈具的控制命令數據與其在DMX512中的數據地址相 符合，控制命令數據為ー個Sbit的數據。故而可以通過3個地址數據的組合構成對ー個真彩像素點的24bit深度的顏色控制。結合DMX512燈具協議，一路RS-485總線可以懸掛170個真彩像素點的景觀照明燈具。
權利要求1. 一種基于以太網接口的可級聯景觀照明控制系統，其特征在于該系統包括系統控制單元、雙網口網卡模塊、FPGA模塊、外設接口轉換電路、系統顯示模塊和系統供電模塊，其中系統控制單元通過數據線和控制線與雙網口網卡模塊電路相連接以完成系統控制單元對網卡芯片的初始化、網絡數據包發送、網絡數據包接收和網絡數據包轉發的驅動實現，系統控制單元通過數據線和控制線與FPGA模塊相連接實現系統控制單元對FPGA模擬的串口接口之間的數據通信，系統控制單元同時負責對網絡數據包的實時分析、處理以及完成數據包的封裝；其中MCU外圍電路包括晶振電路、復位電路及備用電源電路、工作指示燈電路，晶振電路與系統控制單元的振蕩源口線相連接，復位電路連接系統控制單元的復位口線，備用電源電路連接系統控制單元的備用供電口線，工作指示燈電路連接系統控制單元的的GPIO 口線，MCU控制指示燈顯示系統供電狀態和工作狀態，MCU外圍電路模塊為系統控制單元提供使其穩定運行的系統外圍電路；雙網口網卡模塊電路用于與上一級系統或者PC機以及下一級系統之間的數據通信，FPGA模塊通過數據線和控制線完成與液晶顯示模塊間的數據通信，實現對液晶顯示模塊的實時顯示控制，外設接口轉換電路與FPGA中模擬的串行口線相連接，系統供電模塊分別給系統控制單元和FPGA模塊MCU外圍電路模塊供電。
專利摘要本實用新型公布了一種基于以太網接口的可級聯景觀照明控制系統，傳統的燈光控制系統接口單一，控制信號實時性差，控制方式死板，受控燈具數量受控制器接口數的限制較大。本實用新型每個控制器通過以太網接口接收來自PC機的燈光控制信號，實時處理有效數據并將控制信號通過控制器上的燈具接口電路實時傳輸至相應的燈具做出相應動作，并同時將不屬于本級控制器的控制信號通過另一以太網接口發送到下級控制器以達到PC機對多級控制器的同步控制。本實用新型不僅可以提高燈光控制系統的實時性，且系統可級聯的特性使其在不同景觀照明項目中對燈具數量的選擇更具靈活性。
文檔編號H05B37/02GK202524614SQ20122012835
公開日2012年11月7日 申請日期2012年3月30日 優先權日2012年3月30日
發明者鄒宏, 高明煜, 黃繼業 申請人:杭州電子科技大學