KNX通信內(nèi)核的研究及其節(jié)點設(shè)備的開發(fā).pdf

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，智慧樓宇作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的方向之一，在國內(nèi)外迅速發(fā)展起來。KNX協(xié)議以其良好的交互性、開放性和適應(yīng)性，目前已發(fā)展為世界上唯一的樓宇自動化領(lǐng)域的國際標準，成為全球樓宇自動化領(lǐng)域競相發(fā)展的技術(shù)之一。
　　國內(nèi)對KNX技術(shù)的研究和應(yīng)用起步比較晚，近年來國內(nèi)相關(guān)單位和公司在系統(tǒng)集成和應(yīng)用方面進行KNX相關(guān)技術(shù)的研究和產(chǎn)品的開發(fā)，對KNX協(xié)議的研究和底層開發(fā)的研究并不多。目前國內(nèi)KNX產(chǎn)品開發(fā)中BCU（Bus

2、Couple Unit，總線耦合單元）等依靠進口，KNX產(chǎn)品成本居高不下。開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的KNX協(xié)議棧，突破KNX核心技術(shù)的瓶頸，對KNX技術(shù)在國內(nèi)的推廣和應(yīng)用具有現(xiàn)實意義。
　　本課題在對KNX通信內(nèi)核進行深入研究的基礎(chǔ)上，完成了KNX BAU（Bus Access Unit，總線訪問單元）的開發(fā)，同時開發(fā)出了基于KNX協(xié)議的調(diào)光執(zhí)行器和樓宇照明控制終端設(shè)備。課題主要研究的內(nèi)容有以下幾個方面：
　?。?）深入研究了K

3、NX系統(tǒng)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)拓撲、通信模型等。研究了KNX的OSI結(jié)構(gòu)模型，對通信對象、組地址在KNX通信中的作用以及地址表、關(guān)聯(lián)表和通信對象表之間的關(guān)系進行了深入的分析。對KNX協(xié)議各層的服務(wù)原語、服務(wù)接口和參數(shù)進行了分析，確定了KNX協(xié)議各層的設(shè)計和實現(xiàn)方法。
　　（2）在對KNX協(xié)議全面理解的基礎(chǔ)上，對KNX通信內(nèi)核進行了深入的研究，分析了KNX通信內(nèi)核硬件需求，提出了以低成本的8位單片機為硬件的通信內(nèi)核的設(shè)計方案，確定了通信內(nèi)核的硬

4、件結(jié)構(gòu)和軟件架構(gòu)，完成了KNX BAU的開發(fā)，并對KNX通信內(nèi)核各層服務(wù)原語、接口的設(shè)計進行了詳細說明。
　　（3）完成了具有調(diào)光控制、場景預(yù)設(shè)、開關(guān)控制等功能的調(diào)光執(zhí)行器的硬件設(shè)計、應(yīng)用程序編寫及功能測試。對KNX節(jié)點設(shè)備的開發(fā)流程、數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和建立等進行了全面的分析和說明。
　?。?）在已開發(fā)的BAU的基礎(chǔ)上，分析了KNX應(yīng)用終端設(shè)備的需求，確定了以Cortex-M3為核心、以ATMEGA64為通信內(nèi)核的設(shè)計方案，完成

5、了樓宇照明控制終端的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。軟件設(shè)計基于uc/OS-II嵌入式操作系統(tǒng)，同時嵌入uc/GUI圖形界面系統(tǒng)，為人機交互界面設(shè)計提供了方便。最后對照明控制終端的功能和性能進行了測試。
　?。?）搭建了具有調(diào)光執(zhí)行器和樓宇照明控制終端的KNX測試系統(tǒng)，通過設(shè)定參數(shù)，配置組地址，實現(xiàn)樓宇照明控制終端對調(diào)光執(zhí)行器的控制，對照明控制終端和調(diào)光執(zhí)行器的整體功能進行了測試。同時通過分析總線報文，驗證了前期開發(fā)的KNX通信內(nèi)核的正確性和