智能家居KNXTP1總線接入模塊

1、智能家居KNX(TP1)總線接入模塊采用LM3s811+ENC28j60芯片搭建了一個基于因特網(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)換接入模塊簡稱為“接入模塊”。結(jié)構(gòu)模型KNX總線轉(zhuǎn)換接入模塊控穹既需差寂映卷控制設(shè)備控匐設(shè)駕控制諛品在搭建評估板過程中遇到了不少的問題?？偨Y(jié)并歸類如下：1、硬件問題2、軟件問題3、協(xié)議問題一、硬件與軟件問題對于第一個硬件問題，這個就不多說了。因為搭建測試平臺過程中采用的是模塊化的思想，所以，在拆除和組合過程中極其簡便。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程中不要接錯端口，否則將阻礙

2、了后續(xù)工作的進(jìn)行。對于第二個軟件問題，主要的涉及到的還是LM3S811的庫函數(shù)的中斷函數(shù)錯誤問題。這個問題我之前在LM3s811版塊里有提及到。主要還是不能使用中斷注冊函數(shù)(庫函數(shù)的版本是Revision5228)。如我用IO端口史上部中斷的初始化時，使用庫函數(shù)“GPIO端口中斷注冊”函數(shù)配置PC4的中斷時voidPert(void)弓:聊中斷處理函發(fā)*占F二CFHlhS二£3二鼻工二三口與三rj；/7清除二:二嚀志二GFICFlnWrite(GF工。_FORTD_SAS%f0x00);LED燈滅GPIOPortIntRegister(GPIO_PORTC_BASE,PortCInt

3、Handler);注冊PortC中斷GPIOIntTypeSet(GPIO_PORTC_BASE,GPIO_PIN_4,GPIO_FALLING_EDGE);/PC4下降沿中斷GPIOPinIntEnable(GPIO_PORTC_BASE,GPIO_PIN_4);開啟PC4中斷IntMasterEnable();191；192;Thiaisthecede:芍getscalledwhenre1931941951961971981992Q0forexaminationtya,二二匚;二七三/二比二兮二配置完成后，當(dāng)產(chǎn)生中斷時，中斷進(jìn)入IntDefaultHandler中，不進(jìn)入正確的中斷函數(shù)中。

4、解決方法：把代碼改為如下函數(shù)，同時在Startup.s文件中里自己修改中斷向量的入口地址即沒問題，同時定時中斷也存在這個問題，即不能用注冊函數(shù)來使用它，其它的幾個中斷，還沒進(jìn)行測試過，效果如何還不知道。1三三三二,tec三，r三工上仁乜二丫二三三三X二三三：丁r:cDRFortFcrc口LVUJGPIOIntTypeSet(GPIO_PORTC_BASE,GPIO_PIN_4,GPIO_FALLING_EDGE);/PC4下降沿中斷GPIOPinIntEnable(GPIO_PORTC_BASE,GPIO_PIN_4);開啟PC4中斷IntEnable(INT_GPIOC);/開啟PortC端

5、口的中斷IntMasterEnable();.IiiIiiiiaiiniai111111iiiiaiiniai111111111111111111111i11iiiiniini11111ininimi1111i11i111111i1111i11ini11i111ii1111111111111111111111111111111111111111111i1111111111111ii解決了庫函數(shù)的問題，還有一個就是用戶代碼編寫過程中需要按照ENC28j60網(wǎng)絡(luò)芯片的數(shù)據(jù)手冊編寫驅(qū)動代碼。網(wǎng)上也有很多現(xiàn)成的驅(qū)動，在這里就不例出ENC28j60的內(nèi)部框架圖$KBM口MMg掛掛口通泄DMflt*通走1

6、RMH富口LEDA煙LEDBMIIM接口FfBlA5TPIN+TPIIM-TW3UT+TPOUT-*5MHiOSCl岡0SC2拓外部連接圖2-4x外部連接iraSCKSDOSDICSSCKSISOMCUINTOINT15.0V一3JV屯平j(luò)里轉(zhuǎn)網(wǎng)INTWOLENC28J6QVcapLEDALEDBRBIAS%10pF豐3.3VFU-45TPQUT+TROUT-TP1N+TPiN*蚊/la近年的阮定電流士力為100mA.與白件單H機上?沖W電R.FHd粥云.不過有一點要注意的是ENC28j60網(wǎng)絡(luò)芯片初始化時要把它設(shè)置為全雙工通訊模式，同時開啟接收廣播。這個主要涉及到自動獲取IP地址時的通訊問題

7、。開啟代碼應(yīng)設(shè)為enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET,MACON3,MACON3_PADCFG0|MACON3_TXCRCEN|MACON3_FRMLNEN|MACON3_FULDPX);如不設(shè)置為MACON3FUDPX模式時，那么接入路由器后，路由器無法接收到Discover報文。enc28j60Write(ERXFCON,ERXFCON_UCEN|ERXFCON_CRCEN|ERXFCON_BCEN);如不設(shè)置為ERXFCON_BCEN時，那么ENC28j60將無法接收到路由器DHCP服務(wù)器發(fā)送過來的offer報文。還有一點就是Rbias引腳在官方中

8、接地電阻為2K。但是芯片在工作時會很發(fā)燙。解決方法：把Rbias弓I腳的電阻接為2.7K,這樣芯片就不會發(fā)熱嚴(yán)重。二、協(xié)議問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。這個才是所有問題中最容易出錯的。因為軟硬件比較容易解決，但是如果協(xié)議搞不懂的話，那么你也沒辦法做出能用的產(chǎn)品出來。2.1KNX總線信號格式KNX總線是根據(jù)OSI開放框架進(jìn)行的分層的。事實上“接入模塊”采用的是TP1雙絞線的傳輸方式，即涉及到的是物理層之間的問題。表2-1KNX協(xié)議層次定義Table2.1DefinitionofKNXprotocollayerKNX系統(tǒng)模型層次容稱功能Layer1物理層比義TPO.亍PLPL

9、TIO,PL132等買種邏輯信號傳輸要求Layer2救據(jù)住路層數(shù)據(jù)分組及差錯控制Layer3網(wǎng)絡(luò)層分組路由選擇Layer4傳輸層端到端的數(shù)據(jù)傳輸LaycrS應(yīng)用層用廣依據(jù)功能的不1可而不同的應(yīng)用定義TP1傳輸速率為9600bps,以廣播的方式進(jìn)行傳輸。物理信號線有兩條一條為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”中物理層信號采用光耦進(jìn)行隔離以及電平轉(zhuǎn)換。物理層邏輯“1”信號定義如圖2.7所示參數(shù)如下:BIT位持續(xù)時間：直流電壓（DC）:電壓Up:電壓Un：交流電壓（AC）:104us2132V0.3V-2V最大400mV/ms邏輯“0”信號定義如圖2.8所

10、示圖18Tpi定義參數(shù)如下：BIT位持續(xù)時間：104usTactive:35usTs（Ua>A和Ua>B之間）：最小25us最大70usDE間時間：50us直流電壓（DC）:2132V電壓Ua（A點）：-10.5-0.7V電壓Ua（B點）：-10.5-0.7V電壓Ue（CD間）：013V電壓Uend（F）:-0.351.8V實際模式下，由物理層的輸入中可把物理信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號（轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)傳輸給鏈接層，進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換部份稱為邏輯控制單元）可由圖2.9所示Z.flTFl蚪0層*庾事F1&NQ'TrWns-firrpruKipleofpii.ywijEAlaycx*i

11、nTTl圖2而基于TPl的物理層邏輯結(jié)構(gòu)Fig.2.6LogicstructureofphysicallayerbasedonTPl物理層信號格式基于TP1傳輸?shù)男盘栔幸粋€字節(jié)比特流由一個開始位（“0”），八個數(shù)據(jù)位，一個奇偶校驗位，一個停止位（“1”）組成的。如圖2.10所示圖2.10TP1字符傳送格式鏈接層鏈接層中把信號進(jìn)行封裝成幀，過行傳輸，其可分為標(biāo)準(zhǔn)幀和擴展幀兩種。標(biāo)準(zhǔn)幀的擴展幀的區(qū)別在物幀控制段中的首字節(jié)的高兩位。（優(yōu)先級）（優(yōu)先縱）TCPMappliiGalioncontrolficild擴展幀的有產(chǎn)載荷數(shù)據(jù)最大長度不超過255個字節(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

12、。不過同樣以O(shè)SI開放框架模型為標(biāo)準(zhǔn)?！敖尤肽K”中因采用ENC28j60網(wǎng)絡(luò)芯片，即對物理層和鏈接層來說是透明了。只需考慮網(wǎng)絡(luò)層以上幾層之destinationaddresstypehopcountextendedframefiormatsourceaddressdestinationaddressbyte5bytes2/3sourceaddressbytes4/5destinationaddressAWbyte6payloadIenthL_DataFramebyte0EIBcontrolHeldA10DAF_INCF2desl|networkcontrolfieldaddressflagp

13、ayloadlengthTCPT5TCPdTCP15TCPI7TCPi*TCPIQACPI3ACPI?appHcafioricontrolfieldpayloaddataL_ExtDataFrameA4A14A11A10byten+1NCF1NCFOL3|L2|LI|LOchecksumoddbitparity標(biāo)準(zhǔn)幀的有效載荷數(shù)據(jù)長度最大不超過16個字節(jié)。byte0EIBcontrolfieldbyte1extendedEIBcontrolfieldchecksumMSBoddbitparity（擴展幀）重復(fù)標(biāo)志）MSB0nvloAiddAtaEIBextendedcontrolfieldLS

14、B（標(biāo)準(zhǔn)幀重復(fù)標(biāo)志MSBIi間的通訊問題。因為ENC28j60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、DHCP協(xié)議、IGMP協(xié)議、UDP協(xié)議、TCP協(xié)議、SNMP協(xié)議、ARP協(xié)議、IPX協(xié)議。各協(xié)議的報文格式如下圖所示:a4位，恢4-S位iL.次凸寸間(TTJJ(丁口三)32L>urriipitkh卜延頊工如果有下1尸“41；”墳3星文£'1CHGPJ侵立格式318位IGMP報文類最大響應(yīng)時間16位校雅和32但組地址7E1516081iyeD尸i立日3寸屬丈IGMP協(xié)議報文IH)OI<)1*IMOSU8H7OK(11112131ISIGI&

15、lt;?IKI42021工工232425X2K23U31Hit廠砸件類型卜0r_hrd(afphrd.eticsr)1協(xié)議類型,ar(EEjrr¥PE.iP)廣硬件地址性度，ar_hl*I廠佛說地址+度©r_plnfO以太囤用的地址以太網(wǎng)源地址鈍1呼發(fā)送者硬件地址發(fā)送者1P目標(biāo)硬件地址目標(biāo)IP地加echAr_typeam_isrLaap_thAarp_fej>a=3tXar4646gR6以太網(wǎng)首知fltJbMF_bflAdBFJ211ARP首部aZdPbdrf以太網(wǎng)ARP字段*k*TL_*r(|ARP協(xié)議的報文格式上位機與“接入模塊”之間的通訊因為“接入模塊”中采取了自動獲取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：上位機與“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：