統(tǒng)和方法。
[0017] 音樂(lè)水型同步的可擴(kuò)展噴泉控制系統(tǒng)，采用EPA主干網(wǎng)、微網(wǎng)段組成的兩層架構(gòu) 控制網(wǎng)絡(luò)，微網(wǎng)段包括EPA微網(wǎng)段和非EPA微網(wǎng)段，EPA微網(wǎng)段經(jīng)網(wǎng)橋接入EPA主干網(wǎng)，非 EPA微網(wǎng)段則經(jīng)網(wǎng)關(guān)接入EPA主干網(wǎng)；EPA控制網(wǎng)絡(luò)按需劃分為若干控制區(qū)域，每個(gè)控制區(qū) 域設(shè)置1個(gè)微網(wǎng)段，EPA微網(wǎng)段通過(guò)網(wǎng)橋、非EPA微網(wǎng)段借助網(wǎng)關(guān)與其它微網(wǎng)段隔離，微網(wǎng) 段內(nèi)部設(shè)備節(jié)點(diǎn)間的通信遵循同一物理/數(shù)據(jù)鏈路層通信協(xié)議、且限于本微網(wǎng)段的控制區(qū) 域；不同微網(wǎng)段設(shè)備節(jié)點(diǎn)間的通信需經(jīng)網(wǎng)橋/關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)；音樂(lè)播放器與上位機(jī)相連，上位機(jī)接 入EPA主干網(wǎng)；微網(wǎng)段的設(shè)備節(jié)點(diǎn)通過(guò)所處微網(wǎng)段的通信協(xié)議接口電路接入，當(dāng)采用CAN物 理/數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的EPA微網(wǎng)段時(shí)，其設(shè)備節(jié)點(diǎn)需經(jīng)設(shè)備節(jié)點(diǎn)的CAN接口電路接入；音樂(lè) 噴泉的LED燈具和噴嘴步進(jìn)電機(jī)是微網(wǎng)段設(shè)備節(jié)點(diǎn)的受控對(duì)象，即噴嘴步進(jìn)電機(jī)由設(shè)備節(jié) 點(diǎn)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路控制；
[0018] 所述的噴泉控制系統(tǒng)參照ISO網(wǎng)絡(luò)七層理論模型，首先，設(shè)備節(jié)點(diǎn)的用戶數(shù)據(jù)遵 照EPA協(xié)議進(jìn)行EPA應(yīng)用層協(xié)議的控制封裝；然后，進(jìn)行EPA網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的控制封裝；最后， 設(shè)備節(jié)點(diǎn)采用所處路徑的通信數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議控制封裝，并發(fā)送數(shù)據(jù)包至本微網(wǎng)段的目的 設(shè)備節(jié)點(diǎn)，提取用戶數(shù)據(jù)的解包過(guò)程與此相反；EPA網(wǎng)絡(luò)層為任意兩個(gè)微網(wǎng)段的設(shè)備節(jié)點(diǎn) 通信提供路徑信息，從而使報(bào)文傳送到目的地；EPA網(wǎng)絡(luò)層報(bào)文傳輸無(wú)需關(guān)心具體的物理 層和數(shù)據(jù)鏈路層，網(wǎng)絡(luò)報(bào)文傳輸路徑中跨越不同的通信協(xié)議路徑時(shí)，需要相應(yīng)更換數(shù)據(jù)包 的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的控制封裝。
[0019] 所述的設(shè)備節(jié)點(diǎn)的CAN接口電路以MCU S3C2440為核心，CAN控制器和CAN收發(fā) 器芯片分別為MCP2515、CTM1050T ;MCU S3C2440與設(shè)備節(jié)點(diǎn)的受控對(duì)象相連；MCU S3C2440 的引腳K9、引腳P9、引腳L9、引腳U13分別與MCP2515的引腳15、引腳14、引腳13、引腳12 相連，引腳U13置低時(shí)，MCP2515SPI從機(jī)信號(hào)有效、MCP2515激活；MCP2515的引腳1、引腳2 分別與CTM1050T的引腳1、引腳4相連，CTM1050T的引腳6、引腳7接入CAN總線；遵循CAN 物理/數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的EPA微網(wǎng)段，其接入的設(shè)備節(jié)點(diǎn)均配置CAN接口電路；遵循物理/ 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議RS485、IEEE802. 3的EPA微網(wǎng)段類同。
[0020] 所述的設(shè)備節(jié)點(diǎn)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路以MCU S3C2440為核心，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 型號(hào)是TA8435 ;MCU S3C2440經(jīng)RS485接口電路接入RS485總線、即物理/數(shù)據(jù)鏈路層為 RS485的EPA微網(wǎng)段；S3C2440的引腳K2、引腳K3、引腳J7、引腳K5、引腳K6與步進(jìn)電機(jī)驅(qū) 動(dòng)模塊TA8435的引腳5、引腳6、引腳7、引腳8、引腳9相連：其中S3C2440的GPIO引腳K2、 引腳K5、引腳K6分別與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊TA8435的引腳5、引腳8、引腳9相連，控制步進(jìn) 電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和工作方式，S3C2440的T0UT3引腳Κ3和T0UT2引腳J7分別與ΤΑ8435的引 腳6、引腳7相連，PffM控制步進(jìn)電機(jī)的脈沖輸入、細(xì)分步進(jìn)電機(jī)的步距角；
[0021] 所述步進(jìn)電機(jī)的脈沖輸入包括脈沖數(shù)量和脈沖頻率兩項(xiàng)參數(shù)，其中脈沖數(shù)量根椐 步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角值直接導(dǎo)出；脈沖頻率需經(jīng)歷三個(gè)步驟確定：第一步依椐步進(jìn)電機(jī)的矩頻 特性、獲取不失步前提下驅(qū)動(dòng)噴頭的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的可行上限值，即脈沖頻率，第二步在驅(qū) 動(dòng)噴頭的步進(jìn)電機(jī)S形加減速可行值區(qū)間內(nèi)、設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)噴頭的步進(jìn)電機(jī)S形加減速曲線，第 三步S形加減速曲線離散化、并映射成驅(qū)動(dòng)噴頭的步進(jìn)電機(jī)脈沖頻率表；S形加減速曲線從 加速度視角考量，由加加速、勻加速、減加速、勻速、加減速、勻減速、減減速7個(gè)階段組成， 從速度視角考量分成起動(dòng)加速、勻速和制動(dòng)減速三部分，而且起/制動(dòng)段曲線呈鏡像對(duì)稱； S形加減速曲線無(wú)加速度突變，即無(wú)力突變?cè)斐傻脑O(shè)備可靠性隱患。
[0022] 系統(tǒng)的控制流程分為離線預(yù)編控制流程和在線音樂(lè)、水型、燈光三同步的控制流 程；離線預(yù)編控制流程：在上位機(jī)中調(diào)用計(jì)算機(jī)輔助編輯系統(tǒng)、顯示選定的音樂(lè)曲目波形， 借助計(jì)算機(jī)輔助編輯系統(tǒng)內(nèi)嵌的專家系統(tǒng)和音樂(lè)知識(shí)庫(kù)，通過(guò)人機(jī)交互方式對(duì)選定的音樂(lè) 曲目分段、設(shè)定各段的起始時(shí)間和終止時(shí)間、以及每段時(shí)間內(nèi)噴頭和燈光的狀態(tài)；編輯水型 和配置燈光的預(yù)編控制流程生成配置文件；配置文件保存在上位機(jī)的播放列表中，同時(shí)通 過(guò)EPA主干網(wǎng)、微網(wǎng)段下載至相關(guān)的各個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)，各設(shè)備節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)音樂(lè)、水型和燈光三同 步的水型、燈光控制信息；
[0023] 在線音樂(lè)、水型、燈光三同步的控制流程：音樂(lè)噴泉表演時(shí)，按序逐一執(zhí)行播放列 表中的曲目，并行同步展開(kāi)音樂(lè)噴泉的曲目播放和水型、燈光控制；一方面，上位機(jī)啟動(dòng)音 樂(lè)播放器播放列表中的曲目；另一方面，各設(shè)備節(jié)點(diǎn)讀取離線預(yù)編控制流程中存儲(chǔ)在設(shè)備 節(jié)點(diǎn)本地的配置文件、即水型和燈光的控制參數(shù)，上位機(jī)通過(guò)EPA主干網(wǎng)、微網(wǎng)段向各個(gè)設(shè) 備節(jié)點(diǎn)發(fā)送音頻數(shù)據(jù)的同步信號(hào)，根據(jù)音頻數(shù)據(jù)的同步信號(hào)調(diào)節(jié)燈光，根據(jù)音頻數(shù)據(jù)的同 步信號(hào)、采用GPC預(yù)測(cè)控制算法控制水型，使水型、燈光的視覺(jué)感受和音樂(lè)的聽(tīng)覺(jué)感受溶為 一體。
[0024] 本發(fā)明與【背景技術(shù)】相比，具有的有益效果是：音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)采用EPA主干網(wǎng)、 微網(wǎng)段組成的可擴(kuò)展架構(gòu)的控制網(wǎng)絡(luò)；EPA網(wǎng)絡(luò)層支持多種主流的物理/數(shù)據(jù)鏈路層通信 協(xié)議，是音樂(lè)噴泉改造、擴(kuò)容時(shí)兼容原系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐技術(shù)，因此能夠保護(hù)噴泉行業(yè)現(xiàn)有的 投資；同時(shí)微網(wǎng)段提高了帶寬利用率和實(shí)時(shí)性。驅(qū)動(dòng)噴頭的步進(jìn)電機(jī)參照步進(jìn)電機(jī)矩頻特 性，設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)S形加減速曲線，S曲線無(wú)加速度/力突變，故提高了設(shè)備的可靠性。系 統(tǒng)控制流程分為離線預(yù)編和在線音樂(lè)、水型、燈光三同步的控制流程；以音頻數(shù)據(jù)的同步信 號(hào)為基準(zhǔn)：調(diào)節(jié)燈光，采用GPC預(yù)測(cè)控制算法控制水型，使水型、燈光的視覺(jué)感受和音樂(lè)的 聽(tīng)覺(jué)感受溶為一體。離線流程結(jié)合在線流程的方法減輕了上位機(jī)的負(fù)擔(dān)、EPA的通信量，提 尚了首樂(lè)、水型、燈光的同步性指標(biāo)。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1是音樂(lè)水型同步的可擴(kuò)展噴泉控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0026] 圖2是EPA協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)模型圖；
[0027] 圖3是用戶數(shù)據(jù)與EPA通訊模型其它層的關(guān)系圖；
[0028] 圖4是設(shè)備節(jié)點(diǎn)的CAN接口電路圖；
[0029] 圖5是設(shè)備節(jié)點(diǎn)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖；
[0030] 圖6是噴頭步進(jìn)電機(jī)的S形加減速曲線圖；
[0031] 圖7是音樂(lè)水型同步的可擴(kuò)展噴泉系統(tǒng)的控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面根據(jù)附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步闡述，圖中虛線標(biāo)注的內(nèi)容，僅作概要論述。 如圖1、2、3所示，音樂(lè)水型同步的可擴(kuò)展噴泉控制系統(tǒng)，系統(tǒng)采用EPA主干網(wǎng)、微網(wǎng)段組成 的兩層架構(gòu)控制網(wǎng)絡(luò)，微網(wǎng)段包括EPA微網(wǎng)段和非EPA微網(wǎng)段，EPA微網(wǎng)段經(jīng)網(wǎng)橋接入EPA 主干網(wǎng)，非EPA微網(wǎng)段則經(jīng)網(wǎng)關(guān)接入EPA主干網(wǎng)；EPA控制網(wǎng)絡(luò)按需劃分為若干控制區(qū)域， 每個(gè)控制區(qū)域設(shè)置1個(gè)微網(wǎng)段，EPA微網(wǎng)段通過(guò)網(wǎng)橋、非EPA微網(wǎng)段借助網(wǎng)關(guān)與其它微網(wǎng)段 隔離，微網(wǎng)段內(nèi)部設(shè)備節(jié)點(diǎn)間的通信遵循同一物理/數(shù)據(jù)鏈路層通信協(xié)議、且限于本微網(wǎng) 段的控制區(qū)域；不同微網(wǎng)段設(shè)備節(jié)點(diǎn)間的通信需經(jīng)網(wǎng)橋/關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)；音樂(lè)播放器與上位機(jī)相 連，上位機(jī)接入EPA主干網(wǎng)；微網(wǎng)段的設(shè)備節(jié)點(diǎn)通過(guò)所處微網(wǎng)段的通信協(xié)議接口電路接入， 當(dāng)采用CAN物理/數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的EPA微網(wǎng)段時(shí)，其設(shè)備節(jié)點(diǎn)需經(jīng)設(shè)備節(jié)點(diǎn)的CAN接口 電路接入；音樂(lè)噴泉的LED燈具和噴嘴步進(jìn)電機(jī)是微網(wǎng)段