智能家居KNXTP1总线接入模块

1、智能家居KNX(TP1)总线接入模块采用LM3s811+ENC28j60芯片搭建了一个基于因特网的KNX总线TP1双绞线传输方式的转换器。以下的KNX总线转换接入模块简称为“接入模块”。结构模型KNX总线转换接入模块控穹既需差寂映卷控制设备控匐设驾控制谀品在搭建评估板过程中遇到了不少的问题。总结并归类如下：1、硬件问题2、软件问题3、协议问题一、硬件与软件问题对于第一个硬件问题，这个就不多说了。因为搭建测试平台过程中采用的是模块化的思想，所以，在拆除和组合过程中极其简便。使用的是LM3s811的硬件SPI接口和ENC28j60网络芯片进行数据通讯。需要注意的是接线过程中不要接错端口，否则将阻碍

2、了后续工作的进行。对于第二个软件问题，主要的涉及到的还是LM3S811的库函数的中断函数错误问题。这个问题我之前在LM3s811版块里有提及到。主要还是不能使用中断注册函数(库函数的版本是Revision5228)。如我用IO端口史上部中断的初始化时，使用库函数“GPIO端口中断注册”函数配置PC4的中断时voidPert(void)弓:聊中断处理函发*占F二CFHlhS二£3二鼻工二三口与三rj；/7清除二:二咛志二GFICFlnWrite(GF工。_FORTD_SAS%f0x00);LED灯灭GPIOPortIntRegister(GPIO_PORTC_BASE,PortCInt

3、Handler);注册PortC中断GPIOIntTypeSet(GPIO_PORTC_BASE,GPIO_PIN_4,GPIO_FALLING_EDGE);/PC4下降沿中断GPIOPinIntEnable(GPIO_PORTC_BASE,GPIO_PIN_4);开启PC4中断IntMasterEnable();191；192;Thiaisthecede:芍getscalledwhenre1931941951961971981992Q0forexaminationtya,二二匚;二七三/二比二兮二配置完成后，当产生中断时，中断进入IntDefaultHandler中，不进入正确的中断函数中。

4、解决方法：把代码改为如下函数，同时在Startup.s文件中里自己修改中断向量的入口地址即没问题，同时定时中断也存在这个问题，即不能用注册函数来使用它，其它的几个中断，还没进行测试过，效果如何还不知道。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下降沿中断GPIOPinIntEnable(GPIO_PORTC_BASE,GPIO_PIN_4);开启PC4中断IntEnable(INT_GPIOC);/开启PortC端

5、口的中断IntMasterEnable();.IiiIiiiiaiiniai111111iiiiaiiniai111111111111111111111i11iiiiniini11111ininimi1111i11i111111i1111i11ini11i111ii1111111111111111111111111111111111111111111i1111111111111ii解决了库函数的问题，还有一个就是用户代码编写过程中需要按照ENC28j60网络芯片的数据手册编写驱动代码。网上也有很多现成的驱动，在这里就不例出ENC28j60的内部框架图$KBM口MMg挂挂口通泄DMflt*通走1

6、RMH富口LEDA烟LEDBMIIM接口FfBlA5TPIN+TPIIM-TW3UT+TPOUT-*5MHiOSCl冈0SC2拓外部连接图2-4x外部连接iraSCKSDOSDICSSCKSISOMCUINTOINT15.0V一3JV屯平j里转网INTWOLENC28J6QVcapLEDALEDBRBIAS%10pF丰3.3VFU-45TPQUT+TROUT-TP1N+TPiN*蚊/la近年的阮定电流士力为100mA.与白件单H机上?冲W电R.FHd粥云.不过有一点要注意的是ENC28j60网络芯片初始化时要把它设置为全双工通讯模式，同时开启接收广播。这个主要涉及到自动获取IP地址时的通讯问题

7、。开启代码应设为enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET,MACON3,MACON3_PADCFG0|MACON3_TXCRCEN|MACON3_FRMLNEN|MACON3_FULDPX);如不设置为MACON3FUDPX模式时，那么接入路由器后，路由器无法接收到Discover报文。enc28j60Write(ERXFCON,ERXFCON_UCEN|ERXFCON_CRCEN|ERXFCON_BCEN);如不设置为ERXFCON_BCEN时，那么ENC28j60将无法接收到路由器DHCP服务器发送过来的offer报文。还有一点就是Rbias引脚在官方中

8、接地电阻为2K。但是芯片在工作时会很发烫。解决方法：把Rbias弓I脚的电阻接为2.7K,这样芯片就不会发热严重。二、协议问题在此中涉及到的协议有KNX总线协议和因特网协议。这个才是所有问题中最容易出错的。因为软硬件比较容易解决，但是如果协议搞不懂的话，那么你也没办法做出能用的产品出来。2.1KNX总线信号格式KNX总线是根据OSI开放框架进行的分层的。事实上“接入模块”采用的是TP1双绞线的传输方式，即涉及到的是物理层之间的问题。表2-1KNX协议层次定义Table2.1DefinitionofKNXprotocollayerKNX系统模型层次容称功能Layer1物理层比义TPO.亍PLPL

9、TIO,PL132等买种逻辑信号传输要求Layer2救据住路层数据分组及差错控制Layer3网络层分组路由选择Layer4传输层端到端的数据传输LaycrS应用层用广依据功能的不1可而不同的应用定义TP1传输速率为9600bps,以广播的方式进行传输。物理信号线有两条一条为CE+另一条为CE-（类似于RS485）。采用双绞线的包装形式，在“接入模块”中物理层信号采用光耦进行隔离以及电平转换。物理层逻辑“1”信号定义如图2.7所示参数如下:BIT位持续时间：直流电压（DC）:电压Up:电压Un：交流电压（AC）:104us2132V0.3V-2V最大400mV/ms逻辑“0”信号定义如图2.8所

10、示图18Tpi定义参数如下：BIT位持续时间：104usTactive:35usTs（Ua>A和Ua>B之间）：最小25us最大70usDE间时间：50us直流电压（DC）:2132V电压Ua（A点）：-10.5-0.7V电压Ua（B点）：-10.5-0.7V电压Ue（CD间）：013V电压Uend（F）:-0.351.8V实际模式下，由物理层的输入中可把物理信号转变成数字信号（转换之后的数据传输给链接层，进行信号转换部份称为逻辑控制单元）可由图2.9所示Z.flTFl蚪0层*庾事F1&NQ'TrWns-firrpruKipleofpii.ywijEAlaycx*i

11、nTTl图2而基于TPl的物理层逻辑结构Fig.2.6LogicstructureofphysicallayerbasedonTPl物理层信号格式基于TP1传输的信号中一个字节比特流由一个开始位（“0”），八个数据位，一个奇偶校验位，一个停止位（“1”）组成的。如图2.10所示图2.10TP1字符传送格式链接层链接层中把信号进行封装成帧，过行传输，其可分为标准帧和扩展帧两种。标准帧的扩展帧的区别在物帧控制段中的首字节的高两位。（优先级）（优先纵）TCPMappliiGalioncontrolficild扩展帧的有产载荷数据最大长度不超过255个字节。2.2因特网协议涉及到因特网有关的协议比较多

12、。不过同样以OSI开放框架模型为标准。“接入模块”中因采用ENC28j60网络芯片，即对物理层和链接层来说是透明了。只需考虑网络层以上几层之destinationaddresstypehopcountextendedframefiormatsourceaddressdestinationaddressbyte5bytes2/3sourceaddressbytes4/5destinationaddressAWbyte6payloadIenthL_DataFramebyte0EIBcontrolHeldA10DAF_INCF2desl|networkcontrolfieldaddressflagp

13、ayloadlengthTCPT5TCPdTCP15TCPI7TCPi*TCPIQACPI3ACPI?appHcafioricontrolfieldpayloaddataL_ExtDataFrameA4A14A11A10byten+1NCF1NCFOL3|L2|LI|LOchecksumoddbitparity标准帧的有效载荷数据长度最大不超过16个字节。byte0EIBcontrolfieldbyte1extendedEIBcontrolfieldchecksumMSBoddbitparity（扩展帧）重复标志）MSB0nvloAiddAtaEIBextendedcontrolfieldLS

14、B（标准帧重复标志MSBIi间的通讯问题。因为ENC28j60内部集成了PHY和MAC模块。网络层以上涉及到的协议有IP协议、DHCP协议、IGMP协议、UDP协议、TCP协议、SNMP协议、ARP协议、IPX协议。各协议的报文格式如下图所示:a4位，恢4-S位iL.次凸寸间(TTJJ(丁口三)32L>urriipitkh卜延顼工如果有下1尸“41；”坟3星文£'1CHGPJ侵立格式318位IGMP报文类最大响应时间16位校雅和32但组地址7E1516081iyeD尸i立日3寸属丈IGMP协议报文IH)OI<)1*IMOSU8H7OK(11112131ISIGI&

15、lt;?IKI42021工工232425X2K23U31Hit厂砸件类型卜0r_hrd(afphrd.eticsr)1协议类型,ar(EEjrr¥PE.iP)广硬件地址性度，ar_hl*I厂佛说地址+度©r_plnfO以太囤用的地址以太网源地址钝1呼发送者硬件地址发送者1P目标硬件地址目标IP地加echAr_typeam_isrLaap_thAarp_fej>a=3tXar4646gR6以太网首知fltJbMF_bflAdBFJ211ARP首部aZdPbdrf以太网ARP字段*k*TL_*r(|ARP协议的报文格式上位机与“接入模块”之间的通讯因为“接入模块”中采取了自动获取IP地址的功能。即涉及的协议有IP协议、UDP协议、DHCP协议，他们之间的关系为下图所示：上位机与“接入模块”进行通讯涉及到的协议有IP协议、TCP协议(TCP/IP),他们之间的关系为下图所示：