DMX512協議最先是由USITT(美國劇院技術協會)發展成為從控制臺用標準數字接口控制調光器的方式。DMX512超越了模擬系統，但不能完全代替模擬系統。DMX512的簡單性、可靠性(假如能夠正確安裝和使用的話!)以及靈活性使其迅速成為資金允許情況下選擇的協議，除了調光器外，一系列不斷增長的控制設備就是證據。DMX512仍然是科學上的一個新領域，具有在規則基礎上產生的各種奇妙技術。

　　EIA485(RS485)

　　DMX512是圍繞工業標準EIA485接口設計的。EIA485屬于接口、電壓、電流等的“電”端。

　　系統是基于沿著屏蔽導體雙絞線的向下對稱發送而建立的。這種纏繞結構確保所產生的干擾會同樣地作用于兩個信號，因此保證了一致的數字定相。所用的導線應該是由一條或兩條雙絞線、箔片和編織篩所構成的合適的數據導線。對稱音頻導線則不能完成這個工作。

　　通常地，就如任何網段一樣，導線兩頭應該有兩個終端。燈光控制臺通常在一頭作為終端，而另一頭應該只有一個120Ω的電阻。

　　EIA485規范只支持“雛菊鏈”或每段上最多以32個“單元負載”所構成的串行網絡。制造商聲稱每段可以長達1000m。但是，要特別指出的是，中繼器的作用應該考慮到700m或800m左右，這樣可以防止環境的異常。

　　XLR連接器的針口分配(表1)

　　針線 　信號

　　1屏蔽 地/0伏

　　2內部導體(黒) 數據–

　　3內部導體(白) 數據+

　　4內部導體(綠) 備用數據-

　　5內部導體(紅) 備用數據+

　　DMX512控制線采用5針XLR(有時候是3針)連接設備(如表1);母接口適用于發送器，而公接口適用于接收器。

　　規范中建議用一條兩對導線(4個連接口)來實現屏蔽，雖然只是需要其中一對。第二對導線用于未指定的可選場合中。

　　必須注意的是一些調光器使用這些線來指示故障和狀態信息。如果調光器用第二個信道，則需要專門配置的分路器和中繼器。

　　把線連接到邏輯電平最安全的方法是使用一個“標準”接口IC—TexasInstruments的SN75176B，如果要實現連接以及隔離，Burr-Brown的ISO485P是好的選擇。使用這些接口方法為每個設備提供一個額定的單元負載，這些設備都允許在段上最多安裝32個接收器。

　　不推薦通過直接橫跨線路來連接高靈敏度光隔離器的直接聯機接口方式，它所提供的負載會比正常接收器的負載大5倍左右，從而減少了在段上可安裝的接收器數目。另外還會引起失真，增大出錯率并導致符合EIA485的接收器出現故障，這些都是壞消息!

　　資料

　　資料發送基于一種8位異步串行協議，帶一個開始位(低電平)和兩個停止位(高電平)，沒有奇偶校驗。因此一個資料幀有11位元。由于每一位的寬度是4祍，所以發送一個幀需要44祍的時間。如果線路要發送一個連續的數據流，則會產生250000b/s的資料率，或稱250k波特。

　　8位字對于每個調光器允許以0到255的范圍來發送256個獨立級別。

　　開始位和停止位用于使發送器和接收器同步。資料線通常處于高電平;實際上它空閑時會處于高電平狀態(更多的是處于這種狀態)。開始位的出現促使接收器投入工作，后面的8位元資料被掃描且被譯碼(希望如此)。然后接收器等待停止位到來，停止位過后會再次出現這個過程。我們需要停止位有兩個理由：讓接收器有充分的時間處理輸入的資料;讓線路處于高電平的狀態，這樣下一個“開始”才能被檢測到。圖1描述了一個幀里面的位電平，這個幀中含有資料“0”和“255”。

　　迄今為止已經解釋得很清楚了，但是還沒有完，DMX512最多可支持512個調光器，現在我們只看到了第1個，那么怎樣為所有的調光器處理資料呢?答案是簡單的，只是不斷重復這個過程!

　　好的，就是那么簡單。不過現在的情況可不是那么簡單了，我們在段上取得了一個數據流，但是沒有辦法辨別哪一幀是屬于哪一個調光器的。看“DMX包”部分的提示。

　　DMX512“包”

　　DMX512包是這個標準的核心，它由一個包含深層同步信息的幀集合構成，其中的深層信息也就是一個“Break”和一個“Mark-after-break”。就是這個信息使接收器能夠檢測到一個幀的開始，因此能夠處理接收到的資料。

　　幀定時檢驗顯示了線路處于低電平的最長時間是4祍(開始位)+8×4祍(資料位)=36祍，但是一個“Break”包含至少88祍的“低電平”，這兩者的不同很容易被檢測到，可用于調光器的同步。

　　“Mark-after-break”在線路上是“高”狀態，至少8祍時間的寬度，“Mark-after-break”是必需的，因為這樣才能檢測到“Break”，否則幀的開始位會緊隨“Break”，使線路一直陷入低電平狀態。此時將會非常混亂!一個描述“包”的圖2有助于說明以上問題。

　　“0”數值表示后面的幀包含調光器級別的信息。另外的255個代碼在規范中沒有定義，但是一些制造商卻使用了其它代碼來發送產品的特殊信息。一個接收了非零開始碼的調光器“將會”忽略包余下的部分，不過要小心，它不會總被檢驗到!

　　定時總結(表2)

　　最小 最大

　　Break 88μs1秒

　　Mark-after-break 8μs1秒

　　Inter-frame-time 0μs1秒

　　“Inter-frame-time”用于減低資料率。有些調光器不能處理高速運行的資料，或者在控制臺處理其它任務的同時用于“插入”發送過程。它的數值可以在0到1秒之間。

　　規范中對于定時設置了一些限制。

　　從表2可以看出，資料率有很大的擴展性，但是要注意的是，不允許線路狀態持續處于“高”或“低”狀態超過一秒的時間，而且此時應該考慮出錯的條件。

　　差不多DMX512系統中出現的所有誤操作都是源于系統知識的缺乏。引起問題的一個地方是在信號分離中。記住，系統以段終結的方式運行。簡單地把線路分離(看上去是符合邏輯的)會由于歐姆量的反復變化而不能工作。這樣做容易導致信號的破壞。

　　解決辦法是使用“分路器”和“中繼器”，通電設備“監聽”段上的資料，然后進行廣播，或根據需要在下一個段上“重現”。

　　DMX512控制協議由來簡述：

　　可控硅調光器誕生，開創了計算機燈光控制的時代。隨著計算機的升級換代，燈光控制臺也取得迅速發展。

　　隨著可控硅技術的進步，新型抗干擾扼流圈的研制成功，可控硅調光器進入了演播廳、賓館、主題公園。硅元件體積縮小，耗電減少，成本降低，舞臺、演播廳使用的可控硅數量成倍增長，一套系統由開始時的幾十路發展到今天的幾千路。演出樣式的多樣，演出規模的擴大，使燈光控制的形式也發生根本性的變化。

　　計算機燈光控制系統由模擬傳輸到DMX數字傳輸進入到當今的網絡系統傳輸。回顧演出燈光控制設備發展的歷程，對正確評價當前的各種控制系統及展望其未來的發展將不無益處。

　　一.模擬傳輸時代

　　計算機發展經歷過電子管、晶體管、集成電路、大規模集成電路等幾個時代，計算機燈光控制系統開始于小規模集成電路計算機時代(六十年代)，而真正成批的生產和使用則在大規模集成電路計算機時代即微機時代(七十年代)開始。

　　大規模集成電路的微型計算機解決了小型化和穩定性的問題，當時的劇場或演播廳中所用可控硅調光回路數一般只有幾十路，控制信號使用直流模擬電壓(例如常用的0到10伏)。計算機內部處理的是二進制的數字，對每一個調光回路，計算機根據原先存儲的數據和現場控制的信息，計算出該回路的亮度數據，一般用八位二進制數存儲單元(1個字節)表示亮度等級，十進制數字表示為0到255。把各回路的亮度數據(0到255共256個數字等級)變換為控制可控硅調光器的0到10伏的控制電壓，計算機輸出接口電路要解決這一由數字信號到模擬電壓的轉換并分配到每一路可控硅調光器的控制信號線上。這一任務由數模轉換電路和多路電子開關來解決。

　　模擬傳輸的計算機燈光控制臺框圖如圖-1。虛線內為控制臺，輸出接口電路由D/A控制器和電子多路開關組成，每路調光器一根控制線，加上公共的“接地線”。控制臺引出許多控制線，接到可控硅調光柜。這是一個多線制的時代，大量的控制線一般用多條多芯電纜來連接。由于傳輸直流信號，傳輸的穩定性和抗干擾性較好;但當控制臺與調光柜距離較遠，或調光器分散安置的情況下，布線比較麻煩，不夠靈活。

　　模擬傳輸方式使計算機技術正式進入燈光控制領域，出現了大量各種各樣的計算機燈光控制臺，各種控制功能登臺亮相，取長補短，不斷改進，為計算機燈光控制技術的成熟完善和普及應用起到了不可替代的重要作用。

　　二.DMX時代

　　隨著舞臺燈光技術的發展，調光回路數的增加，劇場中的燈光控制室位置移到觀眾廳的后部，以便于對舞臺燈光的控制，而調光柜則宜安置于觀眾廳前方離舞臺較近的地方，以便于供電。燈光回路數的增加(二百路以上)，導致信號線的增加，前面所介紹的一路一線，傳送模擬信號的方式，設備的安裝和使用都不方便。尤其隨著演出形式的多樣化，需要控制臺的位置也能動一下(如暫時移到觀眾廳中，甚至舞臺上)，更有流動演出或體育場式的演出場合，控制臺安放在現場操作，流動式調光硅箱需分散安放，更需信號線的減少。上述傳送模擬信號的多芯電纜方式顯得很不方便了。

　　二十世紀八十年代隨著微型計算機技術的發展，一種由一塊芯片集成了CPU、片內RAM、片內ROM、并行I/O(輸入/輸出)接口、串行I/O接口的單片機出現了，用單片機制作的智能化接口電路，將并行輸出的數據轉換為在兩根線上串行傳送的信號變得容易實現;在接收端將串行傳送的信號數據接收后再轉換為并行的數據也同樣簡單。串行傳送的總線也經過長期的改進，出現了傳送速度高，距離遠，可靠性高，抗干擾能力強的標準和相應的模塊。當時國際上幾個主要的燈光控制系統制造商推出了在計算機燈光控制臺與可控硅調光柜之間只用兩根線(或稍多幾根線)串行數字傳輸(或數字加模擬都串行傳輸)的解決方案。如SMX，AMX192，CMX，PMX等在傳輸速度、數據格式等都互不兼容的傳送方式。雖然串行傳送方式具有信號線少而連接方便的問題，但是無法解決各制造商的設備之間不能互連的問題。

　　為此在計算機技術發達的美國一個并非正式的標準制定者——美國劇場技術協會(United State Institute for Theatre Technology，Inc)于1986年8月提出了一個能在一對線上傳送512路可控硅調光亮度信息的DMX512標準，這是一個關于計算機控制臺和調光器之間數據的數字傳輸標準(后又在1990年4月進行了局部的修訂)。

　　提出DMX512方案的美國劇場技術協會雖然不是一個正式的標準制定機構，但是由于DMX512具有廣泛的適用性，很快為全世界的制造商和用戶采用，成為一個事實上的國際標準，十多年來，直至今天，幾乎所有的燈光控制臺和受控的設備都兼容了DMX512的協議標準。

　　因為有了這一個統一的標準，不同的制造商之間的設備，只要遵循這一協議，都能互連控制。兩線制的時代真正的到來了。

　　單片機的原理如下圖-2

　　單片機內部的ROM中儲存將并行數據轉換為規定格式的串行信號的程序編碼。在燈光控制臺中加入一塊單片機的接口電路板，原燈光控制計算機將輸往各調光回路的亮度數據送到單片機中，單片機將各路亮度數據轉換為串行的符合DMX512協議的信號，送往各調光器。數字傳輸的計算機燈光控制臺框圖如圖-3。

　　DMX-512標準在通訊的電氣標準上采用了EIA-485標準。它采用平衡輸出的發送器，差分輸入的接收器。

　　發送器有一對輸出線，當一根線上的信號為高電平時另一根線上的信號變為低電平，反之亦然，線之間的信號極性因此翻轉過來。這兩種狀態分別代表“1”和“0”。一般情況下，傳輸線路只用兩根線，不用公共地線，線路完全平衡。這使得通信雙方由于地電位不同而對通信線路產生的干擾減至最少。再配以先進的專用接口電路，傳輸的穩定性也相當好。這在當時是比較先進的。

　　傳送數據采用異步的串行格式。調光器的亮度數據被順序地發送，從調光器1開始，到最后一個調光器結束，直到第512的最大值。

　　在第一個亮度發出以前，先送出一個復位信號(BREAK)。復位信號(圖-4中的①)由持續至少88微秒的一個低電平(2幀時間)或再長的持續時間組成。并且在后面緊跟一個空的開始代碼。接著開始順序傳送亮度信號數據。

　　有效的調光器亮度將是十進制0～255，代表調光器的亮度輸入控制值由關閉到完全亮足的線性關系。

　　在復位(BREAK)和開始代碼之間有一個標記，它的持續時間(參見圖-4中的②)將不少于8微秒并且不大于1秒(所有的DMX512/1990發生器將在BREAK后產生一個不少于8微秒的標記)。

　　跟在復位后的空字符(所有位都為零)是一個特殊定義的字節。空字符開始表明隨后的數據作為順序的一路路8位的調光器的亮度信息。

　　每個亮度數據的傳輸格式如下：

　　第1位為開始位，低電平;

　　第2到第9位為調光器的亮度數據位，由最低的位到最高的位，正邏輯。

　　第10，11位為停止位，高電平。無奇偶位。

　　數據率為每秒250千位(250 kHz)

　　每位時間為4.0微秒

　　每幀時間為44.0微秒

　　512個調光器數的最小的更新時間為22.67毫秒

　　512個調光器的最大的更改率為44.11次/秒

　　由此可見，DMX512發出的一串數據，除了開始的復位信號，大于8微秒的標記及一個“0”的數據外，都是一個個亮度數據，最多512個。