基于KNX总线通信的网关设备开发
KNX作为新一代现场总线技术，凭借良好的互操作性和开放性、完善 的通信机制以及支持多种通信介质等方面优势，在智能楼宇领域取得了广泛 应用。随着智慧楼宇的不断发展，控制设备之间传递的信息量日益增加，对 互操作性、互联也提出了更高的需求。本课题在对KNX通信内核研究的基 础上，设计一种基于KNX通信协议的网关，实现KNX协议和TCP/IP协议的 转换，实现KNX总线信号在高速以太网上的传输。KNX系统的扩展不再受 传输距离的影响，而数据的传输量和传输速度也不再成为KNX系统的问题。 从而实现楼层之间、楼宇之间的KNX设备的互联，推动楼宇建设向数字化、 智能化方向发展，为打造智慧城市奠定基础。论文的主要工作总结如下： （1） 分析了KNX总线技术和TCP/IP技术的工作原理、技术特点及通信协 议。在此基础上，通过不同方案的对比，设计了系统总体架构及技术路线， 最后完成了系统的软硬件设计。 （2） 完成了KNX通信模块的软硬件设计，KNX通信模块硬件部分以微控 制器ATMEGA32为控制器，以FZE1066为收发器。软件部分主要分为驱动程 序设计、系统程序设计以及应用程序，完成KNX通信内核在硬件平台上的 开发。 （3） 完成了TCP/IP通信模块的软硬件设计，TCP/IP通信模块硬件部分以 ARM Cortex-M3内核的微控制器STM32F103RE为主控制器，由电源模块、 网络模块和接口模块组成。软件部分以μC/OS-II实时操作系统为核心，完成 μC/OS-II的移植以及LwIP协议栈的移植，实现标准的TCP/IP网络接口。 （4） 实现了KNX协议与TCP协议的转换，通过串口实现KNX通信模块与 TCP/IP网络模块的交互，并实现了KNX-TCP/IP网关的信息过滤功能。 （5） 实现了网关与远端控制中心的通信协议的制定，实现远端控制中心 对网关的参数设置、过滤表的设置以及对KNX节点设备的远程管理。 测试结果表明，本论文开发的KNX-TCP/IP嵌入式网关设备运行稳定可 靠，可扩展性强，网关设备在实现协议转换的同时，实现了网络管理和设备 管理的功能，实现了网关的参数设置和KNX节点设备的远程控制。
- 2021-06-27
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