Il più diffuso protocollo di comunicazione di illuminazione utilizzato nell'illuminazione teatrale è il DMX512, che spesso si incontra anche in sistemi di illuminazione architetturale e altri sistemi di illuminazione. Gli usi di questo standard includono anche la regolazione dell'attenuazione delle luci del teatro, Il funzionamento di macchine per mixing di colori, Apparecchi per scanner lighting robotizzato, luci stroboscopiche e macchine per la nebbia. Alcuni produttori lo utilizzano per controllare impianti di illuminazione commerciali o domestici, e persino impianti tv megaschermo ad alta definizione sono stati realizzati utilizzando multipli universi DMX512. Lo standard è stato creato nel 1986 dal United States Institute for Theatrical Technology (USITT) per essere una più affidabile sostituzione dello standard 0 to 10V comunemente usato a quei tempi. Nel 1998, è stato preso in carico dal Entertainment Services & Technology Association (ESTA). E' poi diventato DMX512A nel 1998, ed è stato rivisto nel 2008. E' stato uno standard Ansi dal 2004 (Ansi E1.11-2008). A partire dal 2011, lo standard è stato anche mantenuto in Europa da Plasa. Poiché non vi è alcun controllo sugli errori, ci sono alcune restrizioni sull'utilizzo. Fondamentalmente, qualsiasi utilizzo che potrebbe ferire o uccidere esseri umani o animali non è consentito. Ciò include, ma non si limita a questo, palcoscenici e travature mobili, e controllo pirotecnico. Questo semplice protocollo seriale single master utilizza l'electrical layer RS485 ad una frequeza dati di 250kbaud, nessuna rilevazione errori e fino a 512byte di dati. Un universo DMX512 è costituito da fino a 512 canali di informazioni inviate da un singolo controller. Possono essere creati universi multipli attraverso controller aggiuntivi. I requisiti elettrici sono espressi molto bene nelle specifiche, compreso quale schema di circuito utilizzare e l'esatto tipo di cavo e connettori sono consentiti. Nonostante questo, ci sono molti produttori che non seguono le specifiche, utilizzano layout di circuito non validi e connettori errati, che possono provocare problemi di compatibilità ed affidabilità. Il data packet viene ritrasmesso continuamente, il che aiuta a correggere qualsiasi data glitch. Se non è stato trasmesso alcun pacchetto entro un secondo, la maggior parte dei ricevitori commuterà all'impostazione di default o alla modalità off. La massima frequenza di aggiornamento dati per 512 canali è 44 aggiornamenti al secondo, che consentono una piacevole attenuazione, con solo un piccolo o anche non visibile sfarfallio sul bulbo incandescente. I LED potrebbero richiedere uno smart control per una dissolvenza lineare, senza incertezze.
Requisiti elettrici
I requisiti elettrici si basano sullo standard RS485, con una piccola variazione. Utilizza transceiver differenziali RS485, massima lunghezza della linea di trasmissione di 1200m, e fino a 32 ricevitori per trasmettitore RS485. Il range di uscita del driver è ±1.5 a ±6V e la sensibilità del ricevitore è di ±200mV. Il DMX512A richiede che il ricevitore sia isolato, il che aiuta ad evitare loop di terra e differenze di tensione potenzialmente letali. La maggior parte dei ricevitori economici, spesso utilizzati dai DJ, e per l'illuminazione di feste, sono ancora non isolati e possono creare problemi di comunicazione o risultare un azzardo per la sicurezza, specialmente se fanno parte di una più ampia rete di illuminazione. Nelle specifiche per i cavi, il requisito indicato è un cavo con impedenza nominale caratteristica di 120 con una schermatura e due doppini. Solo uno dei doppini viene generalmente utilizzato, dato che il secondo viene lasciato libero per un canale secondario che non viene solitamente usato. Per questo, molti cavi DMX512 utilizzano un singolo doppino. A causa di questi requisiti e dell'ambiente ad elevata resistenza dell'illuminazione del palcoscenico, ci sono molti produttori di cavi che danno specifici cavi dati DMX512 flessibili e molto resistenti con DMX, DMX512 o DMX512A stampato sul cavo stesso. Le specifiche DMX512A hanno introdotto l'uso di cavi Cat 5E e connettori RJ45 rigorosamente per usi in sole installazioni permanenti, dove il cavo non debba essere spostato, ed i connettori siano utilizzati solo occasionalmente. Questi risultano più economici ma non durerebbero in un una installazione non permanente. Lo standard specifica soltanto l'uso dei connettori di tipo XLR 5-pin per comunicazioni DMX512, e DMX512A ha aggiunto l'uso di connettori RJ45 per installazioni permanenti. Per i connettori XLR, la spina è utilizzata per l'ingresso DMX e la presa per l'uscita DMX. Nonostante lo standard specifichi le caratteristiche dei connettori, molti produttori low-cost utilizzano connettori 3-pin XLR che comunemente si possono trovare nei microfoni professionali. Ciò introduce una serie di problemi, a partire dalle differenti piedinature, oltre all'errore comune di utilizzare cavo microfonico anziché uno dati DMX, per arrivare all'inserimento accidentale di DMX e apparecchiature audio insieme. E' fortemente raccomandato che l'utilizzatore segua le specifiche dei connettori e cavi DMX512A indicati, al fine di evitare questi problemi e assicurare la conformità DMX512A.
Circuiteria
Per il controller, il transceiver è solitamente un trasmettitore ground-referenced, sebbene sia possibile averlo isolato. Sebbene le resistenze siano facoltative, possono ridurre problematiche legate a loop di terra se inserite nello schema. Maggiori dettagli possono essere reperiti nel Ansi E1.11-2008. Il ricevitore è isolato. La resistenza da ognuno dei pin sul connettore DMX verso la massa dello chassis deve essere maggiore di 22M a 42V. Un condensatore opzionale può essere inserito tra il comune del collegamento dati e la massa dello chassis quale bypass di frequenza radio. DMX512 usa una topologia di connessione a daisy chain. Fino a 32 ricevitori possono essere collegati in questa modalità a partire da un singolo driver con una resistenza di terminazione da 120 alla fine della catena. Per ottenere ciò, ci sono due connettori su ognuno dei ricevitori, spesso etichettati come “DMX in” e “DMX out”. Questi due connettori hanno linee dati e di terra collegate tra loro, e in questo modo i dati passano elettricamente lungo la catena. Per connettere oltre 32 ad un singolo controller sono richiesti degli splitter DMX. Questi possono essere un semplice ricevitore RS485 isolato che alimenta più trasmettitori RS485 o un più elaborato sistema che utilizza dei microcontroller per catturare e ritrasmettere dati con la possibilità di capacità limited back channel. Per questo i ricevitori con capacità back channel dovrebbro essere connessi direttamente al bus del controller per evitare problemi potenziali. Lo standard consente comunicazioni bidirezionali, e queste sono comprese in Ansi E1.11-2008 Annex B – Enhanced DMX512. Le communicazioni possono funzionare in modalità full- o half-duplex utilizzando il primary data link, o entrambi, primary e secondary data link. I protocolli dati e molti requisiti di timing non sono specificati nello standard. Per ottenere comunicazioni bidirezionali, tutti i transceiver devono essere bidirezionali e controllati utilizzando un pin IO addizionale. Nel normale funzionamento, il controller dovrebbe essere configurato in modalità trasmissione ed il ricevitore in ricezione.
Libreria DMX512
La libreria DMX512 è completamente interrupt driven e richiede l'uso di un Eusart ed un timer. Il timer genera il break ed il MAB (mark after break) timing per il controller ed il data time out per il ricevitore. Il timer genera anche Clock Ticks per millisecondi, minuti e ore, e conteggi che sono accessibili per usi generici. Utilizzando l'Eusart che si trova su molti microcontroller PIC di Microchip, il break può essere facilmente rilevato usando il framing error interrupt. Il data rate di 250kbaud è ottenuto per divisione da frequenze diffuse di oscillatori, come 4, 8 o 32 MHz, da cui deriva un teorico errore di data rate dello 0%. Queste caratteristiche rende l'implementazione del DMX512 relativamente semplice. La libreria attualmente implementa un controller DMX, un ricevitore, o entrambi, a seconda di come viene configurato. Una versione futura potrà aggiungere capacità di comunicazioni half-duplex e possibilmente una implementazione basica di remote device management (RDM). Attualmente, la libreria è mirata alla famiglia di microcontroller 8bit di Microchip Technology con un Eusart, ma può essere facilmente migrata verso le famiglie 16- e 32-bit, ed alcune parti non-Eusart.
