KNX通信内核的研究及其节点设备的开发
随着物联网技术的发展，智慧楼宇作为物联网技术发展和应用的方向之 一，在国内外迅速发展起来。KNX 协议以其良好的交互性、开放性和适应 性，目前已发展为世界上唯一的楼宇自动化领域的国际标准，成为全球楼宇 自动化领域竞相发展的技术之一。 国内对 KNX 技术的研究和应用起步比较晚，近年来国内相关单位和公 司在系统集成和应用方面进行 KNX 相关技术的研究和产品的开发，对 KNX 协议的研究和底层开发的研究并不多。目前国内 KNX 产品开发中 BCU（Bus Couple Unit，总线耦合单元）等依靠进口，KNX 产品成本居高不下。开发 具有自主知识产权的 KNX 协议栈，突破 KNX 核心技术的瓶颈，对 KNX 技 术在国内的推广和应用具有现实意义。 本课题在对 KNX 通信内核进行深入研究的基础上，完成了 KNX BAU （Bus Access Unit，总线访问单元）的开发，同时开发出了基于 KNX 协议 的调光执行器和楼宇照明控制终端设备。课题主要研究的内容有以下几个方 面： （1）深入研究了 KNX 系统架构、网络拓扑、通信模型等。研究了 KNX 的 OSI 结构模型，对通信对象、组地址在 KNX 通信中的作用以及地址表、 关联表和通信对象表之间的关系进行了深入的分析。对 KNX 协议各层的服 务原语、服务接口和参数进行了分析，确定了 KNX 协议各层的设计和实现 方法。 （2）在对 KNX 协议全面理解的基础上，对 KNX 通信内核进行了深入 的研究，分析了 KNX 通信内核硬件需求，提出了以低成本的 8 位单片机为 硬件的通信内核的设计方案，确定了通信内核的硬件结构和软件架构，完成 了 KNX BAU 的开发，并对 KNX 通信内核各层服务原语、接口的设计进行 了详细说明。 （3）完成了具有调光控制、场景预设、开关控制等功能的调光执行器 的硬件设计、应用程序编写及功能测试。对 KNX 节点设备的开发流程、数 据库的设计和建立等进行了全面的分析和说明。 （4）在已开发的 BAU 的基础上，分析了 KNX 应用终端设备的需求， 确定了以 Cortex-M3 为核心、以 ATMEGA64 为通信内核的设计方案，完成 I了楼宇照明控制终端的硬件设计和软件设计。软件设计基于 uc/OS-II 嵌入式 操作系统，同时嵌入 uc/GUI 图形界面系统，为人机交互界面设计提供了方 便。最后对照明控制终端的功能和性能进行了测试。 （5）搭建了具有调光执行器和楼宇照明控制终端的 KNX 测试系统， 通过设定参数，配置组地址，实现楼宇照明控制终端对调光执行器的控制， 对照明控制终端和调光执行器的整体功能进行了测试。同时通过分析总线报 文，验证了前期开发的 KNX 通信内核的正确性和完备性
- 2021-06-27
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