KNX/EIB协议栈的研究与实现
发布时间：2022-02-13 06:36
当今,随着经济的快速发展和科技的日益提高,智能建筑逐渐替代了传统建筑,为人们提供高效、安全、便捷、环保的建筑环境,并不断地深入到人们的日常生活中去。现场总线技术具备良好的开放性,互操作性、高度分散性和功能自治性等特性,在智能建筑系统上得到广泛应用。KNX/EIB总线标准以其开放、简单、兼容性强等特点在欧洲家庭楼宇自动化市场上占主导地位,成为智能建筑领域的国际总线标准之一。本文以KNX/EIB协议为研究对象,在深入分析协议的标准规范的基础上,开发出具有自主知识产权的KNX/EIB协议栈。本文对协议栈的整体结构、五层协议模型的功能和服务、寻址方式以及通信机制进行了深入的研究和分析,在此基础上设计和实现KNX/EIB协议栈。以ATMega64芯片作为通信控制器,NCN5120芯片作为总线收发器以及其他辅助元件等设计出协议栈的硬件开发平台。在此硬件平台上,对EIB协议的五层协议模型中所规定的主要通信功能和服务分别进行了设计和实现,同时也设计和实现了协议栈运行时所需要的一些辅助功能模块。随后搭建一个EIB应用系统以验证自研发协议栈的正确性和可行性,通过对报文的发送和接收、装配和分解的应用测试,得...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?Ｅ旧总线元件结构图??
?Ｅ旧?ＢＵＳ?Ｉ??图２．１?Ｅ旧总线元件结构图??Ｆｉｇ２．１?Ｔｈｅ?ｈａｒｄｗ扣ｅ?ｓ化ｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?化ｅ?ＥＩＢ?ｂｕｓ??如图所示，ＥＥＢ总线元件由总线賴合单元ＢＣＵ?（Ｂｕｓ?Ｃｏｉｑｊｌｅｕｎｉｔ）、应用模??块ＡＭ?（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｍｏｄｕｌｅ）化及应用程序ＡＰＨ部分组成。囚Ｂ产品中控制模??块和应用模块是分离的，这样做的好处是使该产品具体有良好的兼容性和灵活??性。??总线賴合单元ＢＣＵ包含控制器ＢＣＣ和收发器ＴＲＣ这两部分。控制器ＢＣＣ??包含微处理器、ＲＯＭ、ＲＡＭ?及ＥＥＰＲＯＭ存储器等，其中ＲＯＭ存放系统软??件，ＲＡＭ存放系统临时应用程序和数据，ＥＥＰＲＯＭ作为可擦写只读存储器，存??放应用程序、系统参数和通信过程中使用到的通信对象表、地址表和关联表等。??收发器ＴＲＣ产生２４Ｖ和５Ｖ直流稳压电源，逆电压保护，电皮低于１８Ｖ时自动??对数据进行备份，发送和接收数据时，处理将数字信号和垃Ｂ协议所规定的物??理电气信号相互转化。??总线稱合单元ＢＣＵ的应用程序是由Ｅ曲专用软件ＥＴＳ下载到对应的模块??上，Ｗ执行规定的控制功能。其常用的主要功能有：红外线遥控、日光灯的调光??控制、窗帘驱动控制、开关按钮控制、报警系统控制、及空调系统控制灯。??２．１．２拓扑结构??囚Ｂ系统的拓扑结构有总线型、星型和树型
?＿?２５５??图２．２?ＥＩＢ总线拓扑结构??Ｆｉｇ２．２?Ｔｈｅ?化ｐｏｌｏｇｉｃａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?化ｅ?Ｅ旧?ｂｕｓ??２．２协议结构模型??依据ＩＳＯ／ＯＳＩ网络走层参考模型，因Ｂ协议结构模型被划分为物理层、数据??链路层、网络层、传输层和应用层五层，将ＩＳＯ／ＯＳＩ模型中的会话层和表示层并??入应用层。下将分别介绍这五层的功能和规范。??２．２．１物理层??囚Ｂ总线的物理层主要功能是传输和处理二进制比特流，其使用的传输介质??可Ｗ有多种，如双绞线、电力线、无线射频、红外线等。双绞线由于可Ｗ实现数??据传输和电力供电在同一对线上的特性和良好的抗干扰性，所使用较为广泛。??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]DCS与现场总线综述[J]. 张桢,牛玉刚. 电气自动化. 2013(01)
[2]KNXnet/IP协议安全性分析与改进[J]. 刘君昌,张曦煌. 计算机应用. 2011(07)
[3]基于EIB的调光系统的实现[J]. 叶挺,王景存. 微型机与应用. 2010(22)
[4]LonWorks总线实时通信协议的研究[J]. 张玉萍,佟为明,李辰. 仪器仪表学报. 2009(08)
[5]基于EIB总线协议的应用模块的设计与实现[J]. 单宝明,周春丽,申庆花. 自动化技术与应用. 2007(12)
[6]基于EIB总线协议的双值输出设备的设计开发[J]. 姚帅,杨群勇,吴明光,刘锴. 科技通报. 2007(02)
[7]EIB设备数据采集系统的设计与实现[J]. 王改华,姜波,刘楚湘. 自动化仪表. 2007(01)
[8]EIB总线原理与实例设计方法[J]. 王改华,姜波. 智能建筑与城市信息. 2006(03)
[9]基于EIB总线协议的应用模块开发[J]. 刘彦鹏,吴明光,刘锴. 科技通报. 2006(02)
[10]欧洲安装总线EIB的发展-KNX概述[J]. 封宁波,吴明光,刘锴. 电测与仪表. 2005(06)
硕士论文
[1]EIB协议栈的研究与实现[D]. 刘君昌.江南大学 2012
[2]KNX现场总线技术研究及其节点开发[D]. 伍亚虎.北京林业大学 2011
[3]基于OSI模型的EIB协议栈设计与实现[D]. 阳玉琴.武汉科技大学 2010
[4]与EIB总线兼容的ZigBee无线控制系统的设计[D]. 陈波.浙江大学 2007
[5]EIB家庭网关的研究与开发[D]. 杨丕楠.浙江大学 2007
[6]KNX/EIB总线设备的开发和BCU通信内核的研究[D]. 姚帅.浙江大学 2007
[7]EIB家庭网络系统的研究及总线模块开发[D]. 封宁波.浙江大学 2006
[8]基于EIB协议的监控软件的研究与开发[D]. 崔家林.浙江大学 2005
[9]EIB智能建筑及调光系统的研究[D]. 郭锐.浙江大学 2004
[10]EIB家庭网络通信系统的研究开发[D]. 刘锴.浙江大学 2004
本文编号：3622762
【文章来源】：合肥工业大学安徽省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?Ｅ旧总线元件结构图??
?Ｅ旧?ＢＵＳ?Ｉ??图２．１?Ｅ旧总线元件结构图??Ｆｉｇ２．１?Ｔｈｅ?ｈａｒｄｗ扣ｅ?ｓ化ｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?化ｅ?ＥＩＢ?ｂｕｓ??如图所示，ＥＥＢ总线元件由总线賴合单元ＢＣＵ?（Ｂｕｓ?Ｃｏｉｑｊｌｅｕｎｉｔ）、应用模??块ＡＭ?（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｍｏｄｕｌｅ）化及应用程序ＡＰＨ部分组成。囚Ｂ产品中控制模??块和应用模块是分离的，这样做的好处是使该产品具体有良好的兼容性和灵活??性。??总线賴合单元ＢＣＵ包含控制器ＢＣＣ和收发器ＴＲＣ这两部分。控制器ＢＣＣ??包含微处理器、ＲＯＭ、ＲＡＭ?及ＥＥＰＲＯＭ存储器等，其中ＲＯＭ存放系统软??件，ＲＡＭ存放系统临时应用程序和数据，ＥＥＰＲＯＭ作为可擦写只读存储器，存??放应用程序、系统参数和通信过程中使用到的通信对象表、地址表和关联表等。??收发器ＴＲＣ产生２４Ｖ和５Ｖ直流稳压电源，逆电压保护，电皮低于１８Ｖ时自动??对数据进行备份，发送和接收数据时，处理将数字信号和垃Ｂ协议所规定的物??理电气信号相互转化。??总线稱合单元ＢＣＵ的应用程序是由Ｅ曲专用软件ＥＴＳ下载到对应的模块??上，Ｗ执行规定的控制功能。其常用的主要功能有：红外线遥控、日光灯的调光??控制、窗帘驱动控制、开关按钮控制、报警系统控制、及空调系统控制灯。??２．１．２拓扑结构??囚Ｂ系统的拓扑结构有总线型、星型和树型
?＿?２５５??图２．２?ＥＩＢ总线拓扑结构??Ｆｉｇ２．２?Ｔｈｅ?化ｐｏｌｏｇｉｃａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?化ｅ?Ｅ旧?ｂｕｓ??２．２协议结构模型??依据ＩＳＯ／ＯＳＩ网络走层参考模型，因Ｂ协议结构模型被划分为物理层、数据??链路层、网络层、传输层和应用层五层，将ＩＳＯ／ＯＳＩ模型中的会话层和表示层并??入应用层。下将分别介绍这五层的功能和规范。??２．２．１物理层??囚Ｂ总线的物理层主要功能是传输和处理二进制比特流，其使用的传输介质??可Ｗ有多种，如双绞线、电力线、无线射频、红外线等。双绞线由于可Ｗ实现数??据传输和电力供电在同一对线上的特性和良好的抗干扰性，所使用较为广泛。??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]DCS与现场总线综述[J]. 张桢,牛玉刚. 电气自动化. 2013(01)
[2]KNXnet/IP协议安全性分析与改进[J]. 刘君昌,张曦煌. 计算机应用. 2011(07)
[3]基于EIB的调光系统的实现[J]. 叶挺,王景存. 微型机与应用. 2010(22)
[4]LonWorks总线实时通信协议的研究[J]. 张玉萍,佟为明,李辰. 仪器仪表学报. 2009(08)
[5]基于EIB总线协议的应用模块的设计与实现[J]. 单宝明,周春丽,申庆花. 自动化技术与应用. 2007(12)
[6]基于EIB总线协议的双值输出设备的设计开发[J]. 姚帅,杨群勇,吴明光,刘锴. 科技通报. 2007(02)
[7]EIB设备数据采集系统的设计与实现[J]. 王改华,姜波,刘楚湘. 自动化仪表. 2007(01)
[8]EIB总线原理与实例设计方法[J]. 王改华,姜波. 智能建筑与城市信息. 2006(03)
[9]基于EIB总线协议的应用模块开发[J]. 刘彦鹏,吴明光,刘锴. 科技通报. 2006(02)
[10]欧洲安装总线EIB的发展-KNX概述[J]. 封宁波,吴明光,刘锴. 电测与仪表. 2005(06)
硕士论文
[1]EIB协议栈的研究与实现[D]. 刘君昌.江南大学 2012
[2]KNX现场总线技术研究及其节点开发[D]. 伍亚虎.北京林业大学 2011
[3]基于OSI模型的EIB协议栈设计与实现[D]. 阳玉琴.武汉科技大学 2010
[4]与EIB总线兼容的ZigBee无线控制系统的设计[D]. 陈波.浙江大学 2007
[5]EIB家庭网关的研究与开发[D]. 杨丕楠.浙江大学 2007
[6]KNX/EIB总线设备的开发和BCU通信内核的研究[D]. 姚帅.浙江大学 2007
[7]EIB家庭网络系统的研究及总线模块开发[D]. 封宁波.浙江大学 2006
[8]基于EIB协议的监控软件的研究与开发[D]. 崔家林.浙江大学 2005
[9]EIB智能建筑及调光系统的研究[D]. 郭锐.浙江大学 2004
[10]EIB家庭网络通信系统的研究开发[D]. 刘锴.浙江大学 2004
本文编号：3622762
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