什么是 电鱼智能 SAIL-IMX6Q？

电鱼智能 SAIL-IMX6Q 是一款经过十年市场验证的工业级核心板。它搭载 NXP i.MX6Quad 四核处理器，主频 1.0GHz，配备 1GB/2GB DDR3 内存。

在工业控制领域，它以“接口丰富、稳定性极高”著称：

• 多串口：板载 5路 UART，可直接扩展多路 DMX512 物理端口。

• 千兆网口：完美支持 Art-Net / sACN 等基于 TCP/UDP 的灯光网络协议。

• 多屏显示：支持 LVDS + HDMI 双屏异显，轻松实现“触控台+外接监视器”的专业台布局。

为什么 灯光控台需要从 MCU 升级到 MPU？（痛点分析）

当一场灯光秀涉及到光束灯、摇头灯以及大量 LED 像素条时，数据吞吐量呈指数级上升。

1. 突破 2048 通道的算力天花板

痛点：普通 MCU 主频通常在 200MHz 以下。当需要计算复杂的 RDM（远程设备管理） 反馈数据，或者运行复杂的“内置效果引擎（Shape Engine）”时，MCU 的中断处理能力饱和，导致 DMX 信号刷新率从标准的 44Hz 跌至 20Hz，灯光动作出现肉眼可见的卡顿。 i.MX6Q 优势：四核并行处理。

• Core 0：专职负责底层 DMX/RS485 数据发送，保证微秒级时序。

• Core 1：负责 UI 界面交互与触摸响应。

• Core 2/3：负责运行复杂的灯光效果算法与 Art-Net 网络封包。

• 结果：轻松驾驭 16-32 个 DMX 域（8192-16384 通道），刷新率稳定 44Hz。

2. 拥抱 Art-Net 网络化控制

痛点：传统的 DMX512 物理线缆传输距离短、抗干扰差。大型晚会普遍采用基于以太网的 Art-Net 协议。MCU 实现 TCP/IP 协议栈效率低，且难以处理广播风暴。 i.MX6Q 优势：基于 Linux 系统。Linux 拥有世界最强的 TCP/IP 协议栈。在 i.MX6Q 上，通过千兆网口发送 Art-Net 数据包就像写 Socket 编程一样简单高效，且支持 IGMP Snooping 等高级网络特性。

3. 可视化交互与大容量存储

痛点：MCU 内存小（KB级），无法存储庞大的“灯库文件（Fixture Library）”或录制整场秀的 Timecode（时间码）文件。界面也多为简单的黑白屏。 i.MX6Q 优势：1GB+ 大内存 & eMMC。可以存储数万种灯具的属性库，支持 Qt / Android 开发炫酷的 3D 可视化界面，甚至可以在控台上直接进行 3D 预演（Visualizer）。

系统架构与数据流 (System Architecture)

本方案构建了一个专业的“网络化灯光总控台”。

拓扑逻辑

1. 交互层：

   • 触摸屏：LVDS 接口 -> Qt 界面 (选灯、配色)。

   • 物理推杆：ADC / GPIO 扩展板 -> 读取推杆数值。

2. 计算层 (SAIL-IMX6Q)：

   • 灯光引擎：计算通道数值混合（HTP/LTP 逻辑）。

   • 协议转换：将通道值封装为 DMX 帧或 Art-Net 包。

3. 输出层：

   • 本地 DMX：UART -> RS485 隔离收发器 -> XLR 接口 (直连灯具)。

   • 网络 DMX：Gigabit Ethernet -> Art-Net 节点 / 媒体服务器。

推荐软件栈

• OS: Linux 4.1.15 / 5.4 (打上 PREEMPT_RT 实时补丁)。

• GUI: Qt 5.12 (高性能图形界面)。

• Protocol: OLA (Open Lighting Architecture) 开源库，或自研 C++ 引擎。

关键技术实现 (Implementation)

1. 配置 UART 为 DMX512 模式 (Linux C)

DMX512 协议本质是波特率 250000 的串行通信，但需要特殊的 "Break" 信号作为帧头。

C

#include <termios.h>
#include <fcntl.h>
#include <linux/serial.h>

int dmx_fd = open("/dev/ttymxc1", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);

struct termios options;
tcgetattr(dmx_fd, &options);

// 1. 设置波特率 250000
cfsetispeed(&options, B250000);
cfsetospeed(&options, B250000);

// 2. 设置 8位数据, 2位停止位 (DMX 标准), 无校验
options.c_cflag &= ~PARENB;
options.c_cflag &= ~CSTOPB; 
options.c_cflag |= CSTOPB; // 2 Stop bits
options.c_cflag &= ~CSIZE;
options.c_cflag |= CS8;

tcsetattr(dmx_fd, TCSANOW, &options);

// 发送 DMX 帧
void send_dmx_frame(unsigned char *data, int len) {
    // 3. 发送 Break 信号 (拉低电平 > 88us)
    ioctl(dmx_fd, TCSBRK, 0); 
    
    // 4. 发送 MAB (Mark After Break) - 通常由驱动或硬件自动处理停止位
    // 5. 写入 512 字节通道数据
    write(dmx_fd, start_code, 1); // Start Code 0x00
    write(dmx_fd, data, 512);
}

2. 多线程优化 (避免 UI 卡顿影响灯光)

利用 Linux 的 pthread 将 DMX 发送线程绑定到独立的核心。

C

// 伪代码：线程亲和性设置
pthread_t dmx_thread;
cpu_set_t cpuset;

CPU_ZERO(&cpuset);
CPU_SET(3, &cpuset); // 将 DMX 线程绑定到 CPU Core 3

pthread_create(&dmx_thread, NULL, dmx_sender_loop, NULL);
pthread_setaffinity_np(dmx_thread, sizeof(cpu_set_t), &cpuset);

性能表现与可靠性

• 实时性：在打上 RT-Patch 的 Linux 系统上，GPIO 翻转和 UART 发送的抖动可控制在 20μs 以内，完全满足 DMX512 对时序的严苛要求。

• 稳定性：SAIL-IMX6Q 核心板经过数万小时的工业环境验证，配合 NXP 原厂电源管理，在演出中即使遇到电压波动也能稳定运行，绝不“死机黑屏”。

• 扩展性：通过 USB 或 PCIe，还可以扩展 MIDI 接口、SMPTE 时间码接口，轻松接入大型演艺同步系统。

常见问题 (FAQ)

Q1: Linux 启动时间比 MCU 慢，演出断电怎么办？ A: Linux 通常需要 10-20秒 启动。为了解决这个问题，电鱼智能提供 系统裁剪服务，可将启动时间优化至 5-8秒。同时，专业控台通常配备 UPS 电池，在断电瞬间由软件触发“安全关机”或“数据保存”。

Q2: 为什么不选性能更强的 RK3588？ A: 对于灯光控台，i.MX6Q 的性能已经过剩。更重要的是，i.MX6Q 拥有更简单的总线架构和更低的中断延迟，且原生 UART 数量多，实时控制特性在某些场景下甚至优于复杂的旗舰芯片，且成本更低，发热更小。

Q3: 支持 grandMA2 或 Avolites 的软件吗？ A: 我们提供的是底层硬件平台。您可以基于此开发自己的控台软件，或者运行开源的 OLA / QLC+ 等软件。它是商业控台厂商开发自主知识产权产品的理想基石。