一种多功能景观亮化控制装置及其实现方法

1.一种多功能景观亮化控制装置，其特征在于：包括MCU处理模块，MCU处理模块分别与串行数据缓存/并发模块、外设SPI串行接口、实时时钟模块、帧同步接口和参数设置接口连接；串行数据缓存/并发模块与外设SPI串行接口之间用SPI串行数据总线连接，串行数据缓存/并发模块与若干路独立输出模块连接；所述串行数据缓存/并发模块包括依次连接的SPI串行总线数据侦听模块、串入并出数据模块、第一数据缓存/片选管理模块，SPI串行总线数据侦听模块、串入并出数据模块、第一数据缓存/片选管理模块通过缓存状态机制总线分别与协处理接口连接，协处理接口与MCU状态机制总线连接，第一数据缓存/片选管理模块与数据乒乓式存取地址管理模块连接；第二数据缓存/片选管理模块与数据乒乓式存取地址管理模块连接，第二数据缓存/片选管理模块依次与若干路数据时序发生模块、若干路协议数据输出端口连接，第二数据缓存/片选管理模块与若干路数据时序发生模块连接通过输出状态机制总线与协处理接口连接，若干路协议数据输出端口与后级输出接口电路连接；数据乒乓式存取地址管理模块与若干个静态数据存储器连接。
2.根据权利要求1所述的多功能景观亮化控制装置，其特征在于：所述外设SPI串行接口包括SD卡接口及以太网接口。
3.根据权利要求2所述的多功能景观亮化控制装置，其特征在于：还包括主/从备份接口、外部扩展接口，MCU处理模块分别与主/从备份接口、外部扩展接口连接。
4.根据权利要求3所述的多功能景观亮化控制装置，其特征在于：所述若干路独立输出模块为16路DMX512协议独立输出模块。
5.根据权利要求4所述的多功能景观亮化控制装置，其特征在于：所述16路DMX512协议独立输出模块包括16路DMX512协议数据时序发生模块及16路DMX512协议数据输出端口。
6.根据权利要求5所述的多功能景观亮化控制装置，其特征在于：所述主/从备份接口、外部扩展接口及帧同步接口均为标准RS485接口电路。
7.根据权利要求6所述的多功能景观亮化控制装置，其特征在于：所述参数设置接口采用标准RS232接口电路。
8.根据权利要求1～7任一项所述的多功能景观亮化控制装置的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、数据缓存由外设SPI串行接口、MCU处理模块的SPI接口、串行数据缓存/并发模块都并接在SPI串行数据总线上采用串行总线数据共享方式；灯光效果数据由外设SPI串行接口提供，串行数据缓存/并发模块采集SPI串行数据总线上的数据并缓存至静态数据存储器；
(2)、MCU处理模块输出状态控制信息给协处理接口模块，从而产生缓存给缓存状态机制总线和输出状态机制总线；
(3)、数据存储：缓存状态机制总线产生缓存，允许信号和缓存器选择信号给各执行单元，SPI串行总线数据侦听模块开始对SPI串行数据总线的数据进行侦听并将SPI串行数据总线上采集的数据串入到串入并出数据模块，当串入并出数据模块的数据字节填满后自动向第一数据缓存/片选管理模块发出采集完成信号，此时第一数据缓存/片选管理模块将待缓存数据及缓存片选择信息传输给数据乒乓式存取地址管理模块，由数据乒乓式存取地址管理模块将数据写入相应缓存器的对应地址区中，此数据缓存过程由数据模块内部流水式存储，无需MCU处理模块进行干预从而提高了数据缓存的效率；
(4)、数据并发：输出状态机制总线产生输出允许信号和取数据存储器选择信号给各执行单元；第二数据读取/片选管理模块输出取数据和读缓存片选择信息给数据乒乓式存取地址管理模块，由数据乒乓式存取地址管理模块将相应静态存储器对应地址中的数据取出并送给数据读取/片选管理模块，再送至16路DMX512协议数据时序发生模块，由16路DMX512协议数据时序发生模块产生标准DMX512数据信息将读取的位流信息通过16路DMX512协议数据输出端口输出数据。
9.根据权利要求8所述的多功能景观亮化控制装置的实现方法，其特征在于：所述步骤(1)中的外设SPI串行接口包括SD卡接口及以太网接口；主/从备份接口采用标准RS485接口电路并连接至MCU处理模块，实现系统双备份运行模式；帧同步接口采用标准RS485接口电路并连接至MCU处理模块，用于接收帧同步信号；外部扩展接口采用标准RS485接口电路并连接至MCU处理模块，用于实现外部设备对本装置的控制；参数设置接口采用标准RS232接口电路并连接至MCU处理模块，用于运行参数信息设置；实时时钟模块，用于提供精确的系统运行时钟。

一种多功能景观亮化控制装置及其实现方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及景观亮化灯光控制技术，具体来说是一种多功能景观亮化控制装置及其实现方法。\n背景技术\n[0002] 目前市面上高端的景观亮化DMX512灯光控制主机大多采用缓存单元+MCU来实现大数据量的灯光效果演绎控制，外部媒体灯光数据采用SD卡、CF卡、以太网接口来实现数据的传输，其传输途径由MCU将外部媒体灯光数据流进行解析后再转发给缓存单元进行数据缓存，由于媒体灯光数据需要经过MCU的数据解析后再进行数据缓存，MCU的处理带宽极大地限制了媒体灯光数据的缓存效率；同时目前大多数的灯光控制主机基本不具备主/从双备份接口，当控制主机出现故障就无法切换到备用机来保障系统运行；灯光控制主机一般不支持外部扩展控制功能，无法满足外部设备的接入控制。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的在于克服以上现有技术存在的不足，提供了一种结构简单、造价便宜、高速数据缓冲/并发、灯光柔和度好、多接口及适用范围广的多功能景观亮化控制装置。\n[0004] 本发明还提供了一种多功能景观亮化控制装置的实现方法。\n[0005] 为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种多功能景观亮化控制装置，包括MCU处理模块，MCU处理模块分别与串行数据缓存/并发模块、外设SPI串行接口、实时时钟模块、帧同步接口和参数设置接口连接；串行数据缓存/并发模块与外设SPI串行接口之间用SPI串行数据总线连接，串行数据缓存/并发模块与若干路独立输出模块连接。\n[0006] 所述串行数据缓存/并发模块包括依次连接的SPI串行总线数据侦听模块、串入并出数据模块、第一数据缓存/片选管理模块，SPI串行总线数据侦听模块、串入并出数据模块、第一数据缓存/片选管理模块通过缓存状态机制总线分别与协处理接口连接，协处理接口与MCU状态机制总线连接，第一数据缓存/片选管理模块与数据乒乓式存取地址管理模块连接；第二数据缓存/片选管理模块与数据乒乓式存取地址管理模块连接，第二数据缓存/片选管理模块依次与若干路数据时序发生模块、若干路协议数据输出端口连接，第二数据缓存/片选管理模块与若干路数据时序发生模块连接通过输出状态机制总线与协处理接口连接，若干路协议数据输出端口与后级输出接口电路连接；数据乒乓式存取地址管理模块与若干个静态数据存储器连接。\n[0007] 所述外设SPI串行接口包括SD卡接口及以太网接口。\n[0008] 还包括主/从备份接口、外部扩展接口，MCU处理模块分别与主/从备份接口、外部扩展接口连接。\n[0009] 所述若干路独立输出模块为16路DMX512协议独立输出模块。\n[0010] 所述16路DMX512协议独立输出模块包括16路DMX512协议数据时序发生模块及16路DMX512协议数据输出端口。\n[0011] 所述主/从备份接口、外部扩展接口及帧同步接口均为标准RS485接口电路。\n[0012] 所述参数设置接口采用标准RS232接口电路。\n[0013] 上述多功能景观亮化控制装置的实现方法，包括以下步骤：\n[0014] (1)、数据缓存由外设SPI串行接口、MCU处理模块的SPI接口、串行数据缓存/并发模块都并接在SPI串行数据总线上采用串行总线数据共享方式；灯光效果数据由外设SPI串行接口提供，串行数据缓存/并发模块采集SPI串行数据总线上的数据并缓存至静态数据存储器；\n[0015] (2)、MCU处理模块输出状态控制信息给协处理接口模块，从而产生缓存给缓存状态机制总线和输出状态机制总线；\n[0016] (3)、数据存储：缓存状态机制总线产生缓存，允许信号和缓存器选择信号给各执行单元，SPI串行总线数据侦听模块开始对SPI串行数据总线的数据进行侦听并将SPI串行数据总线上采集的数据串入到串入并出数据模块，当串入并出数据模块的数据字节填满后自动向第一数据缓存/片选管理模块发出采集完成信号，此时第一数据缓存/片选管理模块将待缓存数据及缓存片选择信息传输给数据乒乓式存取地址管理模块，由数据乒乓式存取地址管理模块将数据写入相应缓存器的对应地址区中，此数据缓存过程由数据模块内部流水式存储，无需MCU处理模块进行干预从而提高了数据缓存的效率；\n[0017] (4)、数据并发：输出状态机制总线产生输出允许信号和取数据存储器选择信号给各执行单元；第二数据读取/片选管理模块输出取数据和读缓存片选择信息给数据乒乓式存取地址管理模块，由数据乒乓式存取地址管理模块将相应静态存储器对应地址中的数据取出并送给数据读取/片选管理模块，再送至16路DMX512协议数据时序发生模块，由16路DMX512协议数据时序发生模块产生标准DMX512数据信息将读取的位流信息通过16路DMX512协议数据输出端口输出数据。\n[0018] 所述步骤(1)中的外设SPI串行接口包括SD卡接口及以太网接口；主/从备份接口采用标准RS485接口电路并连接至MCU处理模块，实现系统双备份运行模式；帧同步接口采用标准RS485接口电路并连接至MCU处理模块，用于接收帧同步信号；外部扩展接口采用标准RS485接口电路并连接至MCU处理模块，用于实现外部设备对本装置的控制；参数设置接口采用标准RS232接口电路并连接至MCU处理模块，用于运行参数信息设置；实时时钟模块，用于提供精确的系统运行时钟。\n[0019] 本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：\n[0020] 1、本发明包括MCU处理模块，MCU处理模块分别与串行数据缓存/并发模块、外设SPI串行接口、实时时钟模块、帧同步接口和参数设置接口连接；串行数据缓存/并发模块与外设SPI串行接口之间用SPI串行数据总线连接，串行数据缓存/并发模块与若干路独立输出模块连接；具有结构简单、造价便宜、高速数据缓冲/并发、灯光柔和度好、多接口及适用范围广等特点。\n[0021] 2、本发明中的串行数据缓存/并发模块包括依次连接的SPI串行总线数据侦听模块、串入并出数据模块、第一数据缓存/片选管理模块，SPI串行总线数据侦听模块、串入并出数据模块、第一数据缓存/片选管理模块通过缓存状态机制总线分别与协处理接口连接，协处理接口与MCU状态机制总线连接，第一数据缓存/片选管理模块与数据乒乓式存取地址管理模块连接；第二数据缓存/片选管理模块与数据乒乓式存取地址管理模块连接，第二数据缓存/片选管理模块依次与若干路数据时序发生模块、若干路协议数据输出端口连接，第二数据缓存/片选管理模块与若干路数据时序发生模块连接通过输出状态机制总线与协处理接口连接，若干路协议数据输出端口与后级输出接口电路连接；数据乒乓式存取地址管理模块与若干个静态数据存储器连接；实现了高速数据缓存和数据发送减少了系统的冗余度，从而实现了16路独立DMX512协议数据并行发送能力同时提高了输出端口的刷新速率保障了灯光变化调节的柔和度。\n[0022] 3、本发明中的外设SPI串行接口包括SD卡接口及以太网接口；实现多样化数据输入。\n[0023] 4、本发明采用高效串行数据缓存/并发模块实现了高速数据缓存和数据发送减少了系统的冗余度，从而实现了16路独立DMX512协议数据并行发送能力同时提高了输出端口的刷新速率保障了灯光变化调节的柔和度，同时具备多种外部接口特别是主/从备份接口、帧同步接口、外部扩展接口，主/从备份接口实现了主/从机双备份运行，当其中一台主机出现故障可自动切换至从机继续工作；帧同步接口保证了多台主机之间的同步运行实现场景播放的一致性，外部扩展接口提供了外部设备控制本机的接口；还具备高精度实时时钟单元给装置的定时运行提供精确的系统时钟。\n附图说明\n[0024] 图1为一种多功能景观亮化控制装置的结构示意图；\n[0025] 图2为本发明中串行数据缓存/并发模块的示意图。\n[0026] 图中标号与名称如下：\n[0027]\n1 MCU处理模块 2 串行数据缓存/并发模块\n3 实时时钟模块 4 帧同步接口\n5 参数设置接口 6 SPI串行数据总线\n7 若干路独立输出模块 8 SD卡接口\n9 以太网接口 10 主/从备份接口\n11 外部扩展接口    \n具体实施方式\n[0028] 为便于本领域技术人员理解，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。\n[0029] 实施例1：\n[0030] 如图1～2所示，一种多功能景观亮化控制装置，包括MCU处理模块，MCU处理模块分别与串行数据缓存/并发模块、外设SPI串行接口、实时时钟模块、帧同步接口和参数设置接口连接；串行数据缓存/并发模块与外设SPI串行接口之间用SPI串行数据总线连接，串行数据缓存/并发模块与若干路独立输出模块连接。本实施例中的外设SPI串行接口包括SD卡接口及以太网接口。\n[0031] 如图2所示，本实施例中的串行数据缓存/并发模块包括依次连接的SPI串行总线数据侦听模块、串入并出数据模块、第一数据缓存/片选管理模块，SPI串行总线数据侦听模块、串入并出数据模块、第一数据缓存/片选管理模块通过缓存状态机制总线分别与协处理接口连接，协处理接口与MCU状态机制总线连接，第一数据缓存/片选管理模块与数据乒乓式存取地址管理模块连接；第二数据缓存/片选管理模块与数据乒乓式存取地址管理模块连接，第二数据缓存/片选管理模块依次与若干路数据时序发生模块、若干路协议数据输出端口连接，第二数据缓存/片选管理模块与若干路数据时序发生模块连接通过输出状态机制总线与协处理接口连接，若干路协议数据输出端口与后级输出接口电路连接；数据乒乓式存取地址管理模块与若干个静态数据存储器连接。\n[0032] 本实施例还包括主/从备份接口、外部扩展接口，MCU处理模块分别与主/从备份接口、外部扩展接口连接。\n[0033] 本实施例中的若干路独立输出模块为16路DMX512协议独立输出模块；16路DMX512协议独立输出模块包括16路DMX512协议数据时序发生模块及16路DMX512协议数据输出端口。\n[0034] 本实施例中的主/从备份接口、外部扩展接口及帧同步接口均为标准RS485接口电路；参数设置接口采用标准RS232接口电路。\n[0035] 上述多功能景观亮化控制装置的实现方法，包括以下步骤：\n[0036] (1)、数据缓存由外设SPI串行接口、MCU处理模块的SPI接口、串行数据缓存/并发模块都并接在SPI串行数据总线上采用串行总线数据共享方式；灯光效果数据由外设SPI串行接口提供，串行数据缓存/并发模块采集SPI串行数据总线上的数据并缓存至静态数据存储器；\n[0037] (2)、MCU处理模块输出状态控制信息给协处理接口模块，从而产生缓存给缓存状态机制总线和输出状态机制总线；\n[0038] (3)、数据存储：缓存状态机制总线产生缓存，允许信号和缓存器选择信号给各执行单元，SPI串行总线数据侦听模块开始对SPI串行数据总线的数据进行侦听并将SPI串行数据总线上采集的数据串入到串入并出数据模块，当串入并出数据模块的数据字节填满后自动向第一数据缓存/片选管理模块发出采集完成信号，此时第一数据缓存/片选管理模块将待缓存数据及缓存片选择信息传输给数据乒乓式存取地址管理模块，由数据乒乓式存取地址管理模块将数据写入相应缓存器的对应地址区中，此数据缓存过程由数据模块内部流水式存储，无需MCU处理模块进行干预从而提高了数据缓存的效率；\n[0039] (4)、数据并发：输出状态机制总线产生输出允许信号和取数据存储器选择信号给各执行单元；第二数据读取/片选管理模块输出取数据和读缓存片选择信息给数据乒乓式存取地址管理模块，由数据乒乓式存取地址管理模块将相应静态存储器对应地址中的数据取出并送给数据读取/片选管理模块，再送至16路DMX512协议数据时序发生模块，由16路DMX512协议数据时序发生模块产生标准DMX512数据信息将读取的位流信息通过16路DMX512协议数据输出端口输出数据。\n[0040] 所述步骤(1)中的外设SPI串行接口包括SD卡接口及以太网接口；主/从备份接口采用标准RS485接口电路并连接至MCU处理模块，实现系统双备份运行模式；帧同步接口采用标准RS485接口电路并连接至MCU处理模块，用于接收帧同步信号；外部扩展接口采用标准RS485接口电路并连接至MCU处理模块，用于实现外部设备对本装置的控制；参数设置接口采用标准RS232接口电路并连接至MCU处理模块，用于运行参数信息设置；实时时钟模块，用于提供精确的系统运行时钟。\n[0041] 采用上述装置和方法，实现了高速数据缓存和数据发送减少了系统的冗余度，从而实现了16路独立DMX512协议数据并行发送能力同时提高了输出端口的刷新速率保障了灯光变化调节的柔和度，同时具备多种外部接口特别是主/从备份接口、帧同步接口、外部扩展接口，主/从备份接口实现了主/从机双备份运行，当其中一台主机出现故障可自动切换至从机继续工作；帧同步接口保证了多台主机之间的同步运行实现场景播放的一致性，外部扩展接口提供了外部设备控制本机的接口；还具备高精度实时时钟单元给装置的定时运行提供精确的系统时钟。\n[0042] 上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。