通过电脑模拟数字调光协议时序逻辑的方法、装置及介质与流程

1.本发明涉及数字信号控制领域，尤其涉及一种通过电脑模拟数字调光协议时序逻辑的方法、装置及介质。


背景技术：

2.随着现代技术的发展，舞台与娱乐场所的电气化与数字化程度越来越高，如何更加高效便捷的控制各种纷繁的灯光以及舞台设备，成为了行业发展的难题，针对复数设备共用一条控制总线进行控制的数字多路复用信号协议，即是解决上述问题的方案之一。
3.最常用的数字多路复用信号协议是国际标准usitt dmx512
‑
a协议(简称dmx512)，由于dmx512对信号的时序要求要达到微秒级，现有的灯光控制台普遍采用mcu单片机的io脚来模拟dmx512协议的时序电平，再通过电平转换电路输出到458总线，很容易实现，而对于电脑的端口来说，由于难以像单片机那样直接控制io端口产生所需要的时序电平，只能简单发送数据信号，所以现在普遍采用电脑端与单片机电路建立常规的数据通信协议，电脑端将512个通道数据发给单片机电路，单片机收到数据以后，再用io脚模拟dxm512协议要求的时序信号逻辑，然而单片机转换电路实现的成本高，调试繁琐，会产生一定的延迟，设备的安装与回收麻烦。


技术实现要素：

4.为了克服现有的数字调光协议转换电路实现成本高、调试繁琐、信号有延迟、设备安装与回收麻烦的问题，本发明提供一种通过电脑模拟数字调光协议时序逻辑的方法、装置及介质。
5.本发明采用的技术方案是：一种通过电脑模拟数字调光协议时序逻辑的方法，包括：
6.根据电脑的第一端口的可配置参数，以及所需模拟的数字调光协议数据包，计算出模拟时序参数；
7.按照所述模拟时序参数，将数字调光协议数据包转换为报文数据帧；
8.将所述第一端口的参数配置为所述模拟时序参数；
9.控制所述第一端口根据所述报文数据帧向电平转换电路发送第一电平信号，以供所述电平转换电路将所述第一电平信号转换为数字调光信号后，将其发送至数字调光控制总线。
10.作为优选地，所述根据电脑的第一端口的可配置参数，以及所需模拟的数字调光协议数据包，计算出模拟时序参数，具体为：
11.根据所述第一端口可模拟的通讯速率计算最小单元数据位时间；
12.根据所述数字调光协议时序逻辑的信号规律，以及所述最小单元数据位时间，获得所述第一端口的模拟时序参数。
13.优选地，所述按照所述模拟时序参数，将数字调光协议数据包转换为报文数据帧，
具体为：
14.所述数字调光协议数据包包括：控制帧和数据帧；
15.根据所述控制帧的时序逻辑以及所述最小单元数据位时间，获得第一模拟时序参数；
16.根据所述数据帧的时序逻辑以及所述最小单元数据位时间，获得第二模拟时序参数。
17.优选地，所述按照所述模拟时序参数，将数字调光协议数据包转换为报文数据帧，具体为：
18.根据所述第一模拟时序参数，将控制帧转换为第一报文数据帧；
19.根据所述第二模拟时序参数，将数据帧转换为第二报文数据帧。
20.优选地，所述将所述第一端口的参数配置为所述模拟时序参数，控制所述第一端口根据所述报文数据帧向电平转换电路发送第一电平信号，具体为：
21.将所述第一端口配置为第一模拟时序参数，控制所述第一端口根据所述第一报文数据帧向电平转换电路发送控制帧信号；
22.其后，将所述第一端口配置为第二模拟时序参数，控制所述第一端口根据所述第二报文数据帧向电平转换电路发送数据帧信号。
23.本发明采用的技术方案还包括：一种通过电脑模拟数字调光协议时序逻辑的装置，包括参数计算模块、数据转换模块、参数配置模块、发送控制模块和电平转换电路；
24.所述参数计算模块用于根据电脑的第一端口的可配置参数，以及所需模拟的数字调光协议数据包，计算出模拟时序参数；
25.所述数据转换模块用于按照所述模拟时序参数，将数字调光协议数据包转换为报文数据帧；
26.所述参数配置模块用于将所述第一端口的参数配置为所述模拟时序参数；
27.所述发送控制模块用于控制所述第一端口根据所述报文数据帧向电平转换电路发送第一电平信号；
28.所述电平转换电路用于将所述第一电平信号转换为数字调光信号后，将其发送至数字调光控制总线。
29.优选地，所述参数计算模块包含第一计算单元和第二计算单元；
30.所述数字调光协议数据包包括：控制帧和数据帧；
31.所述第一计算单元用于根据电脑的第一端口的可配置参数，以及所需模拟的控制帧的时序逻辑，计算出第一模拟时序参数；
32.所述第二计算单元用于根据电脑的第一端口的可配置参数，以及所需模拟的数据帧的时序逻辑，计算出第二模拟时序参数。
33.优选地，所述数据转换模块包含第一转换单元和第二转换单元；
34.所述第一转换单元用于按照所述第一模拟时序参数，将所述控制帧转换为第一报文数据帧；
35.所述第二转换单元用于按照所述第二模拟时序参数，将所述控制帧转换为第二报文数据帧。
36.优选地，所述发送控制模块包含第一控制单元和第二控制单元；
37.所述第一控制单元用于控制所述参数配置模块将所述第一端口的参数配置为所述第一模拟时序参数，并控制所述第一端口根据所述第一报文数据帧向电平转换电路发送控制帧信号；
38.所述第二控制单元用于控制所述参数配置模块将所述第一端口的参数配置为所述第二模拟时序参数，并控制所述第一端口根据所述第二报文数据帧向电平转换电路发送数据帧信号。
39.本发明采用的技术方案还包括一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述通过电脑模拟数字调光协议时序逻辑的方法。
40.本发明的有益效果是：
41.通过电脑的端口直接输出模拟数字调光协议时序逻辑的电平信号，无需再通过单片机电路进行输出信号的协议转换，节约了硬件成本，使信号输出延迟更低，增加了控制信号传输速度，使设备连接更便捷。
42.优选地，通过不同的端口配置参数分别发送控制帧和数据帧，实现了针对不同信号配置其最佳的端口参数，使方案的通用性更高，发送效率更快。
附图说明
43.下文将结合说明书附图对本发明进行进一步的描述说明，其中：
44.图1为本发明其中一个实施例的流程示意图；
45.图2为本发明其中一个实施例的串口输出连接关系图；
46.图3为本发明其中一个实施例的com串口配置参数示意图；
47.图4为本发明其中一个实施例的dmx512信号模拟参数表；
48.图5为dmx512信号的参数表；
49.图6为dmx512信号的时序逻辑示意图。
50.图中：1、break信号；2、mab信号；3、数据帧时隙；4、数据帧起始位；5、最低数据位；6、最高数据位；7、第一停止位；8、第二停止位；9、数据帧间隔；10、mtbp信号；11、数据包时隙；12、传输复位序列；13、dmx512数据包；14、sc信号；15、第一数据帧；16、第n数据帧。
具体实施方式
51.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
52.本发明是一种通过电脑模拟数字调光协议时序逻辑的方法、装置及介质，本方案的工作原理涉及到ttl电平、usb电平、rs232电平以及rs485电平，电脑的总线(以及电脑主板上的总线接口)通信采用ttl电平，串行通信接口(com串口)采用rs
‑
232电平，usb接口采用usb电平，rs485总线通信采用rs
‑
485电平，各电平之间的电平转换电路属于现有技术。
53.参见图1至图4，作为本发明的其中一个实施例，本实施例运用于使用电脑的com串口模拟国际标准usitt dmx512
‑
a协议(简称dmx512)的信号时序逻辑，并通过串口输出ttl
信号，通过rs485芯片直接转换成rs485总线传输信号进行传输。
54.参见图1至图2，本实施例的方法，其实现步骤如下：
55.s1、根据电脑的第一端口的可配置参数，以及所需模拟的数字调光协议数据包，计算出模拟时序参数；
56.s2、按照所述模拟时序参数，将数字调光协议数据包转换为报文数据帧；
57.s3、将所述第一端口的参数配置为所述模拟时序参数；
58.s4、控制所述第一端口根据所述报文数据帧向电平转换电路发送第一电平信号，所述电平转换电路将所述第一电平信号的电平转换为数字调光控制总线对应的电平，并将其发送至数字调光控制总线。
59.作为优选地，计算出所述模拟时序参数的方法，包含分步骤如下：
60.a1、根据所述第一端口可模拟的通讯速率计算最小单元数据位时间；
61.a2、根据所述数字调光协议时序逻辑的信号规律，以及所述最小单元数据位时间，计算所述第一端口配置参数的解作为模拟时序参数。
62.其中，所述第一端口配置参数包括通讯速率、数据位、停止位和奇偶校验位。
63.优选地，所述按照所述模拟时序参数，将数字调光协议数据包转换为报文数据帧，由于所述数字调光协议数据包包括控制帧和数据帧，因此其实现的分步骤如下：
64.b1、根据所述控制帧的时序逻辑以及所述最小单元数据位时间，获得第一模拟时序参数；
65.b2、根据所述数据帧的时序逻辑以及所述最小单元数据位时间，获得第二模拟时序参数。
66.优选地，所述按照所述模拟时序参数，将数字调光协议数据包转换为报文数据帧，包含分步骤如下：
67.c1、根据所述第一模拟时序参数，将控制帧转换为第一报文数据帧；
68.c2、根据所述第二模拟时序参数，将数据帧转换为第二报文数据帧。
69.优选地，所述将所述第一端口的参数配置为所述模拟时序参数，控制所述第一端口根据所述报文数据帧向电平转换电路发送第一电平信号，包含分步骤如下：
70.d1、将所述第一端口配置为第一模拟时序参数；
71.d2、控制所述第一端口根据所述第一报文数据帧向电平转换电路发送控制帧信号；
72.d3、将所述第一端口配置为第二模拟时序参数；
73.d4、控制所述第一端口根据所述第二报文数据帧向电平转换电路发送数据帧信号。
74.本方案通过电脑的端口直接输出模拟数字调光协议时序逻辑的电平信号，无需再通过单片机电路进行输出信号的协议转换，节约了硬件成本，使信号输出延迟更低，增加了控制信号传输速度，使设备连接更便捷。
75.作为本发明的另一个实施例，其通过电脑的com串口模拟dmx512时序逻辑的方法，第一端口对应com串口，所述数字调光协议数据包包括：控制帧和数据帧；所述第一电平信号包括控制帧信号和数据帧信号。
76.参见图5和图6，dmx512的信号传输，依赖于硬件电路rs485总线传输信号，对信号
时序有严格的时间限制要求，对数据的传输速率有一定的要求，典型的传输速率为250kbps，其对应的每个比特位的持续时间为4us，每个数据字段的时长为44us，并且协议也规定每个dmx512数据包13一次最大支持512帧数据的传输。
77.在通过电脑的端口模拟的dmx512时序逻辑中，mtbp信号10、break信号1、mab信号2属于控制信号，所述数据帧信号对应所需模拟的dmx512协议时序逻辑中的数据字段，其中包括作为起始码的sc信号14。
78.本实施例通过电脑模拟数字调光协议时序逻辑的方法，其实现步骤如下：
79.s1、根据所述第一端口可模拟的通讯速率计算最小单元数据位时间；
80.s1.1、根据所述控制帧的时序逻辑以及所述最小单元数据位时间，获得第一模拟时序参数；
81.s1.2、根据所述数据帧的时序逻辑以及所述最小单元数据位时间，获得第二模拟时序参数；
82.s2、根据电脑的第一端口的可配置参数以及控制帧的时序逻辑，计算出第一模拟时序参数，并根据所述第一模拟时序参数，将控制帧转换为第一报文数据帧；根据电脑的第一端口的可配置参数以及数据帧的时序逻辑，计算出第二模拟时序参数，并根据所述第二模拟时序参数，将数据帧转换为第二报文数据帧；
83.s3、将所述第一端口配置为第一模拟时序参数，控制所述第一端口根据所述第一报文数据帧向电平转换电路发送控制帧信号；
84.s4、将所述第一端口配置为第二模拟时序参数，控制所述第一端口根据所述第二报文数据帧向电平转换电路发送数据帧信号。
85.由于，dmx512规定每一个时序单元必须按照规定的时序格式和时间进行，一个完整的dmx512数据包13由一个mtbp信号10、一个break信号1和一个mab信号2，以及后面的数据字段组成，dmx512数据包13的时长对应数据包时隙11，其分别如下：
86.(1)mtbp信号10(mark time between packages)，也叫mbb信号(mark before between)，标志着一个完整的dmx512数据包13的发送完毕，同时也是下一个dmx512数据包13即将开始的标示位，高电平有效，表示当前传输线处于空闲状态，没有数据传输；
87.(2)break信号1是一个dmx512数据包13的起始控制信号，对应着一个新的dmx512数据包13的开始阶段；dmx512协议规定break的信号为低电平有效，并且持续时间不小于两个dmx512数据包13中数据字段的长度，即≥88us；
88.(3)mab信号2(mark after break)是一个dmx512数据包13开始发送的标识，由于每一个数据字段的第一个位为低电平，故为了区分break的低电平和数据字段的起始位的低电平，加入了mab信号2；协议规定了mab的典型持续时长为8us至1s，即两个位的时间，高电平有效；
89.(4)sc信号14(start code)即起始码，第0帧数据，它和一个普通的数据字段一样，但是它的8位数据位均为零，是dmx512数据包13中数据字段的开始标志字节；
90.(5)数据字段，以sc信号14作为开头，其后是第一数据帧15至第n数据帧16，其中n最大为512，即dmx512数据包13最多包含512个数据帧；承载dmx512数据包13的有效内容。
91.break信号1、mab信号2、sc信号14共同组成传输复位序列12，即每一个dmx512数据包13发送完毕后，通过传输复位序列12确认下一个dmx512数据包13开始发送。
92.单个数据帧的时长对应数据帧时隙3，每个数据帧由数据帧起始位4、最低数据位5至最高数据位6、第一停止位7、第二停止位8组成；相邻两个数据帧之间设有数据帧间隔9。
93.参见图3至图4，本实施例的具体的计算步骤如下：
94.s1、根据电脑的com串口的可配置参数，以及dmx512协议时序逻辑，计算出模拟mtbp信号10、break信号1和mab信号2的时序参数；
95.s1.1、根据dmx512协议时序逻辑，由于mtbp信号10有效时间可以为0，因此省略mtbp信号10；
96.s1.2、根据dmx512协议中break信号1和mab信号2时序逻辑；根据电脑com串口有效的可配置参数，设通讯速度为b、数据位为d、停止位为s，奇偶校验位p设置为无，对b、d、s求解，输出为第一模拟时序参数；
97.s1.3、求适合产生数据字段的com串口配置参数，对b、d、s求解，输出为第二模拟时序参数；
98.s2、按照dmx512协议时序逻辑的break信号1和mab信号2编写第一报文数据帧，按照数据字段编写第二报文数据帧；
99.s3、在电脑上配置com串口的参数为第一模拟时序参数；com串口根据第一报文数据帧，向电平转换电路发送控制帧信号；
100.s4、在电脑上配置com串口的参数为第二模拟时序参数；com串口根据第二报文数据帧，向电平转换电路发送数据帧信号；
101.s5、所述电平转换电路将所述控制帧信号和所述数据帧信号的电平转换为数字调光控制总线对应的电平，并将其发送至数字调光控制总线。
102.模拟时序参数的具体计算过程如下：com串口可输出的波特率b单位为bps，对应的最小单元数据位的时间为t，单位为us，即b和t满足以下等式：
103.t＝1秒/波特率＝1000000us/b；
104.根据com串口的信号时序逻辑，其输出数据的格式如下：
105.起始位(1bit) 数据位(4～8bit) 奇偶校验位(0～1bit) 停止位(1,1.5,2bit)。
106.现将数据位设为变量d，d的可取数值为4、5、6、7、8；停止位设为变量s，s的可取数值为1、1.5、2；模拟break信号1和mab信号2，com串口配置参数需满足以下公式条件：
107.公式
①
:1000000/b＝t；
108.公式
②
:s*t≥8us；
109.公式
③
:s*t≤12us；
110.公式
④
:(1 d)*t≥88us；
111.在本发明的其中一个实施例中，com串口的波特率b＝250000bps，其对应的最小单元数据位时间为t＝1000000us/250000bps＝4us；根据dmx512协议时序逻辑中，break信号1时间为≥88us，mab信号2时间一般取值为≥8us和≤12us。
112.由于s可取的数组只有三个，所以可以使用最简单的代入的方式去求解上述方式。
113.如s＝1时，根据公式
②
和公式
③
，t的可取数值为t＝8、9、10、11、12，再将t＝8、9、10、11、12分别代入公式
①
，由于必须满足b是正整数，所以可得t等于8us和10us；再将t＝8us的取值代入公式
④
，(1 d)*8≥88，求得d≥10才能满足条件，由于d的取值范围只有4,5,6,7,8，所以t＝8不合适；
114.再将t＝10us的取值代入公式
④
，(1 d)*10≥88，求得d≥7.8可满足条件，由于数据位d的取值范围只有4,5,6,7,8，所以d可取d＝8；
115.其他的组合方式也是同样的推导，只要都满足上述4条公式即可；
116.可得其中一组模拟break信号1和mab信号2com串口的参数配置，即第一模拟时序参数为b＝100000bps，d＝8位，s＝1；此时com串口数据帧格式为1位起始位，8位数据位，1位停止位，通讯速率为100000bps。
117.发送break信号1：配置发送数据data＝0时，串口发送端数据线tx保持低电平break的时间＝(1 8)*10us＝90us，满足≥88us的条件。
118.同时利用停止位的延时时间为ts＝s*t＝1*10us＝10us生成mab信号2，mab信号2满足标准的≥8us和≤12us的使用要求。
119.由于sc信号14和数据字段的格式相同，可以采用相同的com串口参数配置，即第二模拟时序参数，本实施中的第二模拟时序参数，采用通讯速率b＝250000bps；数据位d＝8位；停止位s＝1位；奇偶校验位p设置为无；发送sc信号14；接着发送数据字段第一数据帧15至第n数据帧16，最多有512个字段；
120.最终控制帧信号和数据帧信号组成的第一电平信号，经rs232转rs485电平转换电路，输出到rs485总线。
121.配置参数可以有多个解，且所求的解只要是com串口输出dmx512协议的方案都可以使用，无需再重复计算。
122.本实施例通过电脑的com端口或usb端口直接输出符合dmx512协议的时序逻辑信号，无需再通过mcu单片机电路进行输出信号的协议转换，节约了硬件成本，使信号输出延迟更低，增加了控制信号传输速度，使设备连接更便捷。
123.本方案可用于多种电脑端口与多种模拟数字调光协议之间的互联，兼容多种总线电平转换电路，方案兼容性高。
124.作为本发明的又一实施例，是一种通过电脑模拟数字调光协议时序逻辑的装置，包括参数计算模块、数据转换模块、参数配置模块、发送控制模块和电平转换电路。
125.其中，参数计算模块用于根据电脑的第一端口的可配置参数，以及所需模拟的数字调光协议数据包，计算出模拟时序参数；
126.数据转换模块用于按照数字调光协议时序逻辑以及模拟时序参数，将数字调光协议数据包转换为报文数据帧；
127.参数配置模块用于将第一端口的参数配置为模拟时序参数；
128.发送控制模块用于控制第一端口根据报文数据帧向电平转换电路发送第一电平信号；
129.电平转换电路用于将第一电平信号的电平转换为数字调光控制总线对应的电平，并将其发送至数字调光控制总线。
130.通过本实施例的装置，实现了上述实施例中的通过电脑模拟数字调光协议时序逻辑的方法。
131.优选地，所述参数计算模块包含第一计算单元和第二计算单元；
132.所述数字调光协议数据包包括：控制帧和数据帧；
133.所述第一计算单元用于根据电脑的第一端口的可配置参数，以及所需模拟的控制
帧的时序逻辑，计算出第一模拟时序参数；
134.所述第二计算单元用于根据电脑的第一端口的可配置参数，以及所需模拟的数据帧的时序逻辑，计算出第二模拟时序参数。
135.优选地，所述数据转换模块包含第一转换单元和第二转换单元；
136.所述第一转换单元用于按照所述第一模拟时序参数，将所述控制帧转换为第一报文数据帧；
137.所述第二转换单元用于按照所述第二模拟时序参数，将所述控制帧转换为第二报文数据帧。
138.优选地，所述发送控制模块包含第一控制单元和第二控制单元；
139.所述第一控制单元用于控制所述参数配置模块将所述第一端口的参数配置为所述第一模拟时序参数，并控制所述第一端口根据所述第一报文数据帧向电平转换电路发送控制帧信号；
140.所述第二控制单元用于控制所述参数配置模块将所述第一端口的参数配置为所述第二模拟时序参数，并控制所述第一端口根据所述第二报文数据帧向电平转换电路发送数据帧信号。
141.本发明还公开一种终端设备，包括处理器和存储装置，存储装置用于存储一个或多个程序；当一个或多个程序被处理器执行时，处理器实现上述的材料冲击性能的测试方法。所称处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field
‑
programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所称处理器是测试设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个测试设备的各个部分。
142.存储装置可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储装置内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储装置内的数据，实现终端设备的各种功能。存储装置可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外，存储装置可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
143.其中，终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于至少一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read
‑
only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
144.需说明的是，以上所描述的设备及装置的实施例仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例的附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
145.以上所述具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。