智能家居KNXTP總線接入模塊

1、智能家居KNX ( TP1 )總線接入模塊采用LM3S811+ENC28j6(芯片搭建了一個(gè)基于因特網(wǎng)的KNX總線TP1雙絞線傳輸方式的轉(zhuǎn)換器。以下的 KNX總線轉(zhuǎn)換接入模塊簡(jiǎn)稱為“接入模塊”結(jié)構(gòu)模型控制設(shè)備 桶百備 控制盤備繪制設(shè)笛 控制設(shè)備在搭建評(píng)估板過(guò)程中遇到了不少的問(wèn)題。總結(jié)并歸類如下:1、硬件問(wèn)題2、軟件問(wèn)題3、協(xié)議問(wèn)題一、硬件及軟件問(wèn)題對(duì)于第一個(gè)硬件問(wèn)題，這個(gè)就不多說(shuō)了。因?yàn)榇罱y(cè)試平臺(tái)過(guò)程中采用的 是模塊化的思想，所以，在拆除和組合過(guò)程中極其簡(jiǎn)便。使用的是LM3S811的硬件SPI接口和ENC28j60網(wǎng)絡(luò)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。需要注意的是接線 過(guò)程中不要接錯(cuò)端口，否則將阻礙了后續(xù)工

2、作的進(jìn)行。對(duì)于第二個(gè)軟件問(wèn)題，主要的涉及到的還是LM3S811的庫(kù)函數(shù)的中斷函數(shù)錯(cuò)誤問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題我之前在LM3S811版塊里有提及到。主要還是不能使用中斷注冊(cè)函數(shù)（庫(kù)函數(shù)的版本是Revision5228 ）。如我用10端口史上部中斷的初始化時(shí)，使用庫(kù)函數(shù)“GPIO端口中斷注冊(cè)”函數(shù)配置PC4的中斷時(shí)vo i d Port wIdl-iandler cl'i ,'F-?4 7 7 =GPIOFinImiCIea.r (SPIQ_F0RrC_3ASE, 2EI0_FIN_) ;漕建中瞬標(biāo)盍 fcGPIOPortlntRegister(GPIO_PORTC_BASE,PortCIn

3、tHandler);/ 注冊(cè)PortC中斷GPIOI ntTypeSet(GPIO_PORTC_BASE,GPIO_PIN_4,GPIO_FALLING_EDGE);/PC4F 降沿中斷GPIOPinlntEnable(GPIO_PORTC_BASE, GPIO_PIN_4); / 幵啟 PC4中斷In tMasterE nable();191192;Tis 13 t?je cede that3 called時(shí)Kmitprccesscr re193;interrupt * This simp1 y 皀3 ai:infinitelospr preset1S4;f 訂工b y 良ie b !JLg

4、 g 巳二"155f196*197I n e Dt f a Lit r. 11 e r193Esrie.亡;i 二 e r199200* p配置完成后，當(dāng)產(chǎn)生中斷時(shí)，中斷進(jìn)入In tDefaultHa ndler中，不進(jìn)入正確的中斷函數(shù)中。解決方法：把代碼改為如下函數(shù)，同時(shí)在 Startup.s 文件中里自己修改中 斷向量的入口地址即沒(méi)問(wèn)題，同時(shí)定時(shí)中斷也存在這個(gè)問(wèn)題，即不能用注冊(cè)函數(shù)來(lái)使用它，其它的幾個(gè)中斷，還沒(méi)進(jìn)行測(cè)試過(guò)，效果如何還不知道。二疋二CODE,Trim-13r：XTz：l Tir；srO：LL：-：andler；匸二亡crzADcr;2F 二 0C- L =nrrEl

5、計(jì)二匚一二匸三耳匸旦=Q*；GF ZCPn- t亠一；GFICFcrtEGPIOI ntTypeSet(GPIO_PORTC_BASE,GPIO_PIN_4,GPIO_FALLING_EDGE);/PC4F 降沿中斷GPIOPinlntEnable(GPIO_PORTC_BASE, GPIO_PIN_4); / 幵啟 PC4中斷IntEnable(INT_GPIOC); / 幵啟 PortC 端口的中斷In tMasterE nable();解決了庫(kù)函數(shù)的問(wèn)題，還有一個(gè)就是用戶代碼編寫(xiě)過(guò)程中需要按照ENC28j60網(wǎng)絡(luò)芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)代碼。網(wǎng)上也有很多現(xiàn)成的驅(qū)動(dòng),在這里就不例出ENC28

6、j60的內(nèi)部框架圖CLKOUTsck1.RtShTjMMM «UH it ！ a vk -i sv nr .HMD2i MHz««樹(shù).4曲 口 WMU.lOLLhtLLzU-z-奄存J匚S««LJMA hTM主機(jī)接nR-IAS區(qū)TPJUTtpout- -HXT-M -KT*葉VE卜電n-ci區(qū)QSC2外部連接!T 1| 畔 i- f. '：八：JCCI nA3i J /l r 片屯LiE打*6V電呂卜時(shí)才簫ISTFH5UT*CSSCKSISOTPOUT-TPhl+圏24ENC28JG0STTttN-XOLVcaf LEDA LECJB

7、RBIAS不過(guò)有一點(diǎn)要注意的是ENC28j60網(wǎng)絡(luò)芯片初始化時(shí)要把它設(shè)置為全雙工通訊模式，同時(shí)幵啟接收廣播。這個(gè)主要涉及到自動(dòng)獲取IP地址時(shí)的通訊問(wèn)題。幵啟代碼應(yīng)設(shè)為enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET, MACON3, MACON3_PADCFG0 |MACON3_TXCRCEN | MACON3_FRMLNEN | MACON3_FULDPX);如不設(shè)置為 MAC0N3_FUDP模式時(shí)，那么接入路由器后，路由器無(wú)法接收到 Discover 報(bào)文。enc28j60Write(ERXFCON, ERXFCON_UCEN|ERXFCON_CRCEN|ERX

8、FCON_BCEN);如不設(shè)置為ERXFCON_BCEN，那么ENC28j60將無(wú)法接收到路由器 DHCP 服務(wù)器發(fā)送過(guò)來(lái)的 offer 報(bào)文。還有一點(diǎn)就是Rbias引腳在官方中接地電阻為 2K。但是芯片在工作時(shí)會(huì)很 發(fā)燙。解決方法：把Rbias引腳的電阻接為2.7K，這樣芯片就不會(huì)發(fā)熱嚴(yán)重。二、協(xié)議問(wèn)題在此中涉及到的協(xié)議有 KNX總線協(xié)議和因特網(wǎng)協(xié)議。這個(gè)才是所有問(wèn)題中 最容易出錯(cuò)的。因?yàn)檐浻布容^容易解決，但是如果協(xié)議搞不懂的話，那 么你也沒(méi)辦法做出能用的產(chǎn)品出來(lái)。2.1 KNX總線信號(hào)格式KNX總線是根據(jù)OSI幵放框架進(jìn)行的分層的。事實(shí)上“接入模塊”采用的是 TP1 雙絞線的傳輸方式，即

9、涉及到的是物理層之間的問(wèn)題。聚2KNX協(xié)改10撫定覺(jué)Table2.1 I>efinLtwn ofKNA protocol layerKNX廉統(tǒng)蟆屋層次窯稱Layer 1定XTP0. TFl PLIIO, PLI32種邏輯偉號(hào)傳輸求Layer 2數(shù)抵分細(xì)及井館控制Luyw 3分紐絆由選擇Layei 4端到嫦的數(shù)接件輸應(yīng)用層用戶融鉗功能的不冋而不同的應(yīng)用定文TP1傳輸速率為9600bps，以廣播的方式進(jìn)行傳輸。物理信號(hào)線有兩條一條為CE+另一條為CE-（類似于RS485）。采用雙絞線的包裝形式，在“接 入模塊”中物理層信號(hào)采用光耦進(jìn)行隔離以及電平轉(zhuǎn)換。物理層邏輯“1”信號(hào)定義如圖2. 7所示

10、參數(shù)如下：BIT位持續(xù)時(shí)間：104us直流電壓（DC : 2132V電壓Up:最大0.3V電壓Un：最大-2V交流電壓（AC : 最大400mV/ms邏輯“ 0”信號(hào)定義如圖2.8所示5圖 2,8 T?r定 JC參數(shù)如下:BIT位持續(xù)時(shí)間：104usTactive:35usTs（Ua>A和 Ua>B之間）:最小 25us,最大 70usDE間時(shí)間：50us直流電壓（DC : 2132V電壓 Ua（A 點(diǎn)）：-10.5 -0.7V電壓 Ua（B 點(diǎn)）：-10.5 -0.7V電壓Ue（CD間）:013V電壓 Uend（F）:-0.351.8V實(shí)際模式下，由物理層的輸入中可把物理信號(hào)轉(zhuǎn)變

11、成數(shù)字信號(hào)（轉(zhuǎn)換之后 的數(shù)據(jù)傳輸給鏈接層，進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換部份稱為邏輯控制單元）可由圖 所示2.9ma科算二電 THMufer pidAciple phrywfcnl Bftwr in TP IconRhRM«r r«a1JvAhjtaMSMlm larwMfUim «U*Ch0 jial lr«f ipMMT圖2.6基于TP1的物理SiSW結(jié)構(gòu)Fig.2,6 Logic structure of physical layer ba»ed on TPl物理層信號(hào)格式基于TP1傳輸?shù)男盘?hào)中一個(gè)字節(jié)比特流由一個(gè)幵始位“0”，八個(gè)數(shù)據(jù)位，一個(gè)奇偶校驗(yàn)位，

12、一個(gè)停止位（“ 1”組成的。如圖2.10所示StttafC/Mr«dMTrnMOweegB0 2.1OTPI字符傳送格式鏈接層鏈接層中把信號(hào)進(jìn)行圭寸裝成幀， 過(guò)行傳輸，其可分為標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀兩種標(biāo)準(zhǔn)幀的擴(kuò)展幀的區(qū)別在物幀控制段中的首字節(jié)的高兩位。L_Data Framebyte 0EIB control fieldbytes 1/2source addressbytes 3 14destination addressbyte 5（標(biāo)準(zhǔn)幀（重復(fù)標(biāo)志）MSB丨（優(yōu)先級(jí)）|_ LSBAISAHA13A12AllAWA9ABATA6A5A3A2A1AOA15A14A13A12A11A10A9

13、ASA/AbAbzA3A2A1AObyte 6DAFNCF2NCF1忖 CF1QL2L1I 5deal, address flagnetwork control fieldpayload lengthTCFI5TCPi4TCPI3TQP11rcPKiACPI3ACPI2YQPIapplicationcontrol fieldbytes 7 * n -1payload databyte nC? I CSC5C4C3C2 I C1Cochecksumodd bit parity標(biāo)準(zhǔn)幀的有效載荷數(shù)據(jù)長(zhǎng)度最大不超過(guò)16個(gè)字節(jié)L Ext Data FrameAiSAidA13A12AllAOABA7AS

14、A4A3A2AlAOI TMSB1（優(yōu)先soLSB001Pl0CAC26CO1匚0A6A14AiaAl 2AHA10陶1AOA7ABA5A4A32A1ADbyte 0FIR rrtntrol finld byto i uxlended EIB control fieldbyte& 2/3source address（擴(kuò)展叫g(shù)byte 7TCP ISTOP 14Tern|/M尸熔TCPIapplicationbytes 8 ricontrol fic dbyte n*1I E II a C5C3C2C1m |cnecKSjrnodd bit paritybytoe 4/5 destina

15、tion addressbyte 6payload lenthDA-GUEJE2E1EO口 esunationhop countextended frame formatMSBEID extended control fieldLSSaddresstyp#擴(kuò)展幀的有產(chǎn)載荷數(shù)據(jù)最大長(zhǎng)度不超過(guò)255個(gè)字節(jié) 2.2因特網(wǎng)協(xié)議涉及到因特網(wǎng)有關(guān)的協(xié)議比較多。不過(guò)同樣以O(shè)SI幵放框架模型為標(biāo)準(zhǔn)?！敖尤肽K”中因采用 ENC28j60網(wǎng)絡(luò)芯片，即對(duì)物理層和鏈接層來(lái)說(shuō)是透明了。只需考慮網(wǎng)絡(luò)層以上幾層之間的通訊問(wèn)題。因?yàn)镋NC28j60內(nèi)部集成了 PHY和MAC模塊。網(wǎng)絡(luò)層以上涉及到的協(xié)議有 IP協(xié)議、DHCF

16、協(xié)議、IGMP協(xié)議、UDP協(xié)議、TCP協(xié)議、SNM助、議、ARP協(xié)議、IPX協(xié)議。各協(xié)議的報(bào)文格式如下圖所示:禎-mII?8一 JN-tH jSA 1 u iI g * T *s ® ff ml V J戶K z Q制 G < 0圭 t ® 0 JJVhkV廣 u1 TTC n Hi 琶 D A 燼 t E 0 go P .co1U1-M6tjd "L)*UDFg-IJUQI 0工 115 114 4J5 n 7 IJU 04 Ju M 12 M k5 16 17 $H iv 之* 2 I 22 21 24 25 26 27 2«50 3 1 El

17、it越睪； L* I 611 3 希門 V i«L>Ml li-、:陽(yáng)仇序列縊兮皿gW M “工 >< 宅tw i 1 人豐 1GGZ辰綺列 1 & <?.Hi 0 川 F卜 J>1 iX L" !5的催負(fù) 2.Ut和PUP枷識(shí)扌嚴(yán)乂4申 hf .F鼻etfier<ih&st eTner stiQBt黑*網(wǎng)冃的 地址地址5 tvrew*以朮網(wǎng)莒部32Tii AkPSF：廠 硬件 覽魁，* r_h r<t UR puhtuhtkrh ) r 悔型婁整，9T_pro (mrRT»TYPR_TP) 廣確件地肚椅度、ar-hln<W 廠協(xié)ii地址長(zhǎng)/£,flr_plnJ JirF_sM£L arp_spajjj?發(fā)送者瑚件| 土送肯IF 胞址思址P標(biāo)應(yīng)耳地址eiphdrML'；AMAFF§ARP協(xié)議的報(bào)文格式上位機(jī)及“接入模塊”之間的通訊因?yàn)椤敖尤肽K”中采取了自動(dòng)獲取IP地址的功能。即涉及的協(xié)議有IP協(xié)議、UDP協(xié)議、DHCP協(xié)議，他們之間的關(guān)系為下圖所示:上位機(jī)及“接入模塊”進(jìn)行通訊涉及到的協(xié)議有IP協(xié)議、TCP協(xié)議（TCP/IP）,他們之間的關(guān)系為下圖所示：上位機(jī)Ping時(shí)的通訊協(xié)議涉及有IP協(xié)議、IGMP