论文部分内容阅读
摘 要随着自动控制技术的迅速发展,通过对家庭、楼宇、小区建筑群的结构、系统、服务、管理等要素进行综合考虑,创造一个投资合理、高效舒适、便利安全的人居环境,从而形成了家庭自动化和楼宇自动化等概念。文章选取CEBus、HBS等几种协议进行了研究。
关键词CEBus协议;HBS协议;自动化控制
中圖分类号TU855文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)022-0092-01
1 CEBus协议
CEBus协议:CEBus的全称是消费电子总线(Consumer Electronics Bus)。它的发展可以追溯到1984年,美国电气工业协会(EIA)的消费电子小组开始制定在家庭中使用的消费产品的网络通讯标准。此标准后来就被称作消费电子总线。对于多节点竞争访问网络资源的解决方法是采用冲突检测和冲突分辨协议(CSMA/CDCR),网络中各节点的控制关系通过绑定来实现,从而使整个家庭中的电器系统能成为一个智能的整体。参照ISO的OSI网络协议建议书,消费电子总线可划分为物理层、数据链路层、网络层和应用层。
消费电子总线的物理层是开放的,目前支持的媒介有电力线、红外线、无线电、双绞线,同轴电缆等。特别是电力线,利用了家庭中已有的走线,而不需要另外布线,因而对于现有住宅的改造非常方便,同时不同的媒介能满足不同设备对通讯量的要求。例如对于低速的控制信号可以通过电源线和红外线,对于大量的和实时的视频数据信号可以通过同轴电缆,这样就使得控制信号和数据信号分开,提高了通信的快速性和可靠性。
消费电子总线的数据链路层保证正确收发数据帧。发送的数据帧有几类:要求响应和无响应;带地址和不带地址;广播和非广播。此外,数据帧有高、正常、低三个优先级,可以满足不同信息对时间的要求。
网络层的主要功能是为了连接不同的物理媒体,例如,连接在双绞线和电力线上的设备之间要传递信息,就必须通过网络层来转发。
应用层包括了三个子层:消息传递子层(Message Transfer Layer),传递四种类型的消息;CAL子层,解释执行CAL语言;用户子层,根据CAL语言执行的结果来控制设备的运行,消费总线的规格说明书是EIA-600和EIA-721。
CEBus的应用开发:目前,国外生产CEBus智能家电产品的有GE-Smart等公司。相关的产品包括灯光控制、开关、传感器、插座、能源控制器、协议转换器等。支持CEBus协议的应用产品开发过程大致可以分为以下几个步骤:
CEBus通用模块设计。通用模块实现和CEBus总线的接口,完成协议各层的解析,是每一个基于CEBus的应用产品的基础。其核心部分为物理层接口设计和数据链路层软件设计。
应用模块的硬件设计。应用模块在通用模块的基础上实现特定的应用功能,根据相应功能设计出PCB电路板。
分析设备,确定功能模型。该步骤的核心是CAL语言。CAL语言全称公共应用语言,它定义了安全,照明,环境,能源管理,公用设施(水、电、煤气等),计算机和娱乐等应用的一系列功能产品部件,构成业界普遍认同的家用电器设备模型。根据CAL的规定,确定设备所属类型,以及在CAL中的上下文和对象。
软件设计。由上下文对象模型构造对象实例,编写应用软件以及相应的函数接口。
系统调试。CEBus是一个较完整的开放系统,其协议规范和接口技术都比较复杂,因此价格高昂,在国内应用并不广泛。系统所已经开发了完整的CEBus系统,包括电力线通信通用模块、CAL辅助设计软件、照明系统、大型家电系统、环境系统和安防系统等。目前正在开发基于CEBus的家用电器控制芯片SoC平台技术,包括SoC架构、网络通讯协议、控制方法、支撑软件等,利用先进集成电路制造技术实现改平台,并提供基于SoC平台的家庭网络整体解决方案及使用范例,以期进一步掌握核心技术,降低系统成本,推广基于CEBus的家庭网络系统。
2HBS协议
HBS的全称是家庭总线系统(Home Bus System)。他是由日本电子工业联合会/无线工程电子协会(EIAJ/REEA)HBS标准委员会于1997年制定的,得到了日本政府和商会的支持。
HBS以双绞线和同轴电缆为通讯介质,介质的最大长度为200m。HBS有控制通道和信息通道之分,控制通道用于低速数据的传输,信息通道用于高速数据的传输。控制通道最多可以有64个节点,传输速率为9.6Kbps。
HBS对开放系统互联(OSI-Open System Interconnect)七层模型作了精简,由三层结构组成,分别为物理层、数据链路层和网络层,类似现场总线。在介质访问子层,HBS采用带碰撞检测的载波侦听多路访问 (CSMA/CD)协议。根据网络层的规定,HBS的子网之间由路由器连接,HBS的子网和其他网之间用网关连接。应用实例如图1。
图1应用实例
日本政府以及各大公司对HBS投入了巨大的资金,HBS主要面向白色家电,价格低廉性能可靠的长处使其得到广泛应用。日本黑色家电主流技术为HAVI,HBS通过网关与HAVI实现互联。但是,HBS不支持电力线和无线传输,并且传输速率仅为9.6kbps,这些不足限制了他的使用范围。
参考文献
[1]刘洋.楼宇自动化控制[J].网络与信息,2009,5.
[2]Honeywell.楼宇自控系统集成方案[J].数字社区&智能家居,2009,2.
关键词CEBus协议;HBS协议;自动化控制
中圖分类号TU855文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)022-0092-01
1 CEBus协议
CEBus协议:CEBus的全称是消费电子总线(Consumer Electronics Bus)。它的发展可以追溯到1984年,美国电气工业协会(EIA)的消费电子小组开始制定在家庭中使用的消费产品的网络通讯标准。此标准后来就被称作消费电子总线。对于多节点竞争访问网络资源的解决方法是采用冲突检测和冲突分辨协议(CSMA/CDCR),网络中各节点的控制关系通过绑定来实现,从而使整个家庭中的电器系统能成为一个智能的整体。参照ISO的OSI网络协议建议书,消费电子总线可划分为物理层、数据链路层、网络层和应用层。
消费电子总线的物理层是开放的,目前支持的媒介有电力线、红外线、无线电、双绞线,同轴电缆等。特别是电力线,利用了家庭中已有的走线,而不需要另外布线,因而对于现有住宅的改造非常方便,同时不同的媒介能满足不同设备对通讯量的要求。例如对于低速的控制信号可以通过电源线和红外线,对于大量的和实时的视频数据信号可以通过同轴电缆,这样就使得控制信号和数据信号分开,提高了通信的快速性和可靠性。
消费电子总线的数据链路层保证正确收发数据帧。发送的数据帧有几类:要求响应和无响应;带地址和不带地址;广播和非广播。此外,数据帧有高、正常、低三个优先级,可以满足不同信息对时间的要求。
网络层的主要功能是为了连接不同的物理媒体,例如,连接在双绞线和电力线上的设备之间要传递信息,就必须通过网络层来转发。
应用层包括了三个子层:消息传递子层(Message Transfer Layer),传递四种类型的消息;CAL子层,解释执行CAL语言;用户子层,根据CAL语言执行的结果来控制设备的运行,消费总线的规格说明书是EIA-600和EIA-721。
CEBus的应用开发:目前,国外生产CEBus智能家电产品的有GE-Smart等公司。相关的产品包括灯光控制、开关、传感器、插座、能源控制器、协议转换器等。支持CEBus协议的应用产品开发过程大致可以分为以下几个步骤:
CEBus通用模块设计。通用模块实现和CEBus总线的接口,完成协议各层的解析,是每一个基于CEBus的应用产品的基础。其核心部分为物理层接口设计和数据链路层软件设计。
应用模块的硬件设计。应用模块在通用模块的基础上实现特定的应用功能,根据相应功能设计出PCB电路板。
分析设备,确定功能模型。该步骤的核心是CAL语言。CAL语言全称公共应用语言,它定义了安全,照明,环境,能源管理,公用设施(水、电、煤气等),计算机和娱乐等应用的一系列功能产品部件,构成业界普遍认同的家用电器设备模型。根据CAL的规定,确定设备所属类型,以及在CAL中的上下文和对象。
软件设计。由上下文对象模型构造对象实例,编写应用软件以及相应的函数接口。
系统调试。CEBus是一个较完整的开放系统,其协议规范和接口技术都比较复杂,因此价格高昂,在国内应用并不广泛。系统所已经开发了完整的CEBus系统,包括电力线通信通用模块、CAL辅助设计软件、照明系统、大型家电系统、环境系统和安防系统等。目前正在开发基于CEBus的家用电器控制芯片SoC平台技术,包括SoC架构、网络通讯协议、控制方法、支撑软件等,利用先进集成电路制造技术实现改平台,并提供基于SoC平台的家庭网络整体解决方案及使用范例,以期进一步掌握核心技术,降低系统成本,推广基于CEBus的家庭网络系统。
2HBS协议
HBS的全称是家庭总线系统(Home Bus System)。他是由日本电子工业联合会/无线工程电子协会(EIAJ/REEA)HBS标准委员会于1997年制定的,得到了日本政府和商会的支持。
HBS以双绞线和同轴电缆为通讯介质,介质的最大长度为200m。HBS有控制通道和信息通道之分,控制通道用于低速数据的传输,信息通道用于高速数据的传输。控制通道最多可以有64个节点,传输速率为9.6Kbps。
HBS对开放系统互联(OSI-Open System Interconnect)七层模型作了精简,由三层结构组成,分别为物理层、数据链路层和网络层,类似现场总线。在介质访问子层,HBS采用带碰撞检测的载波侦听多路访问 (CSMA/CD)协议。根据网络层的规定,HBS的子网之间由路由器连接,HBS的子网和其他网之间用网关连接。应用实例如图1。
图1应用实例
日本政府以及各大公司对HBS投入了巨大的资金,HBS主要面向白色家电,价格低廉性能可靠的长处使其得到广泛应用。日本黑色家电主流技术为HAVI,HBS通过网关与HAVI实现互联。但是,HBS不支持电力线和无线传输,并且传输速率仅为9.6kbps,这些不足限制了他的使用范围。
参考文献
[1]刘洋.楼宇自动化控制[J].网络与信息,2009,5.
[2]Honeywell.楼宇自控系统集成方案[J].数字社区&智能家居,2009,2.