DMX512: 512 каналов сценического света

В прокатной конторе, где я помогал освежать сцену, весь свет — два десятка приборов — висел на одном кабеле с тремя контактами: земля и пара сигнальных. Это был не USB и не Ethernet, а DMX512, стандарт, по которому живёт сценический свет уже больше тридцати лет. Один канал — одно значение от 0 до 255: ярче, строб, цвет. Arduino смотрится там органично в роли мини-пульта, и чтобы собрать свой, надо понять ровно три вещи: скорость 250000, break длиной 88 мкс и слоты кадра.

Урок про протокол и его границы: покажу кадр по слотам, посчитаю, сколько длится полный цикл обновления, разберу адресацию дип-свитчем — и честно скажу, где аппаратный Serial на Uno упирается в потолок: break он сам не делает, для настоящего света нужна библиотека. Нестандартные скорости Serial — не экзотика, я их уже трогал в уроке про MIDI на 31250 бод; DMX — следующий шаг: 250000 бод и два стоп-бита.

DMX512 живёт на 250000 бод с форматом 8N2: бит тянется 4 мкс, символ с двумя стоп-битами — 44 мкс. Кадр начинается с break: контроллер прижимает линию к LOW минимум на 88 мкс — вдвое дольше целого символа, так не выглядит ни один байт, и все приборы на линии понимают: началось заново. Затем короткая пауза-отпускание не меньше 8 мкс — и 513 слотов подряд: нулевой слот это START-код, у классических диммеров 0x00, за ним до 512 слотов значений. Слот 1 — канал 1, и так по порядку, без адресов внутри кадра: номер канала — просто позиция в потоке.

Полный кадр из 513 слотов длится около 23 мс — значит, пульт обновляет всю сцену примерно 44 раза в секунду. Значения в слотах живут до следующего break: приборы держат последний уровень, поэтому пропавший кадр не гасит свет мгновенно — свет встанет на последний уровень и так и останется стоять. Это защита от моргания при потерянных кадрах, а уровень 255 на канале яркости — полное свечение, 0 — тьма, промежуточных ступеней нет, шаг один бит.

Адрес прибора задаётся дип-свитчем на корпусе и равен номеру слота, с которого прибор начинает слушать. Вес замыкателей — степени двойки: 1, 2, 4, 8 и дальше до 256; адрес 9 — это 8 плюс 1, то есть замыкатели 1 и 4 вверх, остальные вниз. Прожектор с адресом 9 на пять каналов занимает слоты с 9 по 13: яркость на 9, красный на 11 и так далее по паспорту. Адресный бюджет — самая частая кабинетная грабля: взяли адрес 510 на пятиканальный прибор — вылезли за 512, и хвост каналов молчит. Раздавайте адреса по порядку, с запасом и таблицей на стене.

На реальной плате аппаратный USART сам break не умеет: надо трогать регистры или брать библиотеку — Conceptinetics или DmxMaster сделают break, START-код и слоты за вас. В симуляторе я показываю логику протокола: массив слотов, кадр, дамп значений — а роль break честно выполняет пауза с переводом строки, и это оговорка, а не уловка. Ручку яркости от потенциометра я уже крутил просто на светодиоде через map и с плавным ходом в уроке про диммер на FastLED — здесь та же рука ведёт канал DMX.

RXEN на пине 7 — знакомая механика MAX485: HIGH — передача, LOW — приём, библиотека переключает сама. setChannelValue(1, yarkost) не шлёт кадр мгновенно — значение встанет в слот 1 ближайшего кадра после break; полный кадр уходит со своей частотой, и это нормально: диммеры рассчитаны на постоянный поток. Управление яркостью по командам из порта я собирал в уроке про ШИМ-регулятор по командам — пульт DMX отличается от него только адресатом: значение едет в слот, а не в analogWrite.