本文關鍵詞：基于KNX總線通信的網(wǎng)關設備開發(fā)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：KNX作為新一代現(xiàn)場總線技術,憑借良好的互操作性和開放性、完善的通信機制以及支持多種通信介質(zhì)等方面優(yōu)勢,在智能樓宇領域取得了廣泛應用。隨著智慧樓宇的不斷發(fā)展,控制設備之間傳遞的信息量日益增加,對互操作性、互聯(lián)也提出了更高的需求。本課題在對KNX通信內(nèi)核研究的基礎上,設計一種基于KNX通信協(xié)議的網(wǎng)關,實現(xiàn)KNX協(xié)議和TCP/IP協(xié)議的轉(zhuǎn)換,實現(xiàn)KNX總線信號在高速以太網(wǎng)上的傳輸。KNX系統(tǒng)的擴展不再受傳輸距離的影響,而數(shù)據(jù)的傳輸量和傳輸速度也不再成為KNX系統(tǒng)的問題。從而實現(xiàn)樓層之間、樓宇之間的KNX設備的互聯(lián),推動樓宇建設向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展,為打造智慧城市奠定基礎。論文的主要工作總結(jié)如下:(1)分析了KNX總線技術和TCP/IP技術的工作原理、技術特點及通信協(xié)議。在此基礎上,通過不同方案的對比,設計了系統(tǒng)總體架構(gòu)及技術路線,最后完成了系統(tǒng)的軟硬件設計。(2)完成了KNX通信模塊的軟硬件設計,KNX通信模塊硬件部分以微控制器ATMEGA32為控制器,以FZE1066為收發(fā)器。軟件部分主要分為驅(qū)動程序設計、系統(tǒng)程序設計以及應用程序,完成KNX通信內(nèi)核在硬件平臺上的開發(fā)。(3)完成了TCP/IP通信模塊的軟硬件設計,TCP/IP通信模塊硬件部分以ARM Cortex-M3內(nèi)核的微控制器STM32F103RE為主控制器,由電源模塊、網(wǎng)絡模塊和接口模塊組成。軟件部分以μC/OS-II實時操作系統(tǒng)為核心,完成μC/OS-II的移植以及Lw IP協(xié)議棧的移植,實現(xiàn)標準的TCP/IP網(wǎng)絡接口。(4)實現(xiàn)了KNX協(xié)議與TCP協(xié)議的轉(zhuǎn)換,通過串口實現(xiàn)KNX通信模塊與TCP/IP網(wǎng)絡模塊的交互,并實現(xiàn)了KNX-TCP/IP網(wǎng)關的信息過濾功能。(5)實現(xiàn)了網(wǎng)關與遠端控制中心的通信協(xié)議的制定,實現(xiàn)遠端控制中心對網(wǎng)關的參數(shù)設置、過濾表的設置以及對KNX節(jié)點設備的遠程管理。測試結(jié)果表明,本論文開發(fā)的KNX-TCP/IP嵌入式網(wǎng)關設備運行穩(wěn)定可靠,可擴展性強,網(wǎng)關設備在實現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換的同時,實現(xiàn)了網(wǎng)絡管理和設備管理的功能,實現(xiàn)了網(wǎng)關的參數(shù)設置和KNX節(jié)點設備的遠程控制。
【關鍵詞】：KNX LWIP μC/OS-II 網(wǎng)關 智能樓宇
【學位授予單位】：陜西科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP393.05
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 1 緒論12-15
• 1.1 課題研究的目的與意義12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 課題研究內(nèi)容13-14
• 1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)14
• 1.5 本章小結(jié)14-15
• 2 KNX及TCP/IP相關技術15-25
• 2.1 KNX總線技術15-21
• 2.1.1 系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)15-16
• 2.1.2 KNX傳輸特點16-17
• 2.1.3 KNX報文格式17-18
• 2.1.4 KNX協(xié)議模型18-21
• 2.2 TCP/IP協(xié)議棧21-24
• 2.2.1 TCP/IP分層21-22
• 2.2.2 TCP/IP協(xié)議族22
• 2.2.3 TCP/IP報文的封裝和分用22-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 3 系統(tǒng)總體方案設計25-31
• 3.1 系統(tǒng)需求分析25-26
• 3.2 系統(tǒng)設計方案26-29
• 3.2.1 微控制器的選型27
• 3.2.2 嵌入式操作系統(tǒng)27-28
• 3.2.3 嵌入式TCP/IP協(xié)議棧28-29
• 3.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架29-30
• 3.3.1 系統(tǒng)硬件框架設計29
• 3.3.2 系統(tǒng)軟件框架設計29-30
• 3.4 本章小結(jié)30-31
• 4 KNX-TCP/IP網(wǎng)關硬件設計與實現(xiàn)31-39
• 4.1 KNX通信模塊硬件設計31-33
• 4.1.1 ATMEGA32 控制器31-32
• 4.1.2 FZE1066 收發(fā)控制器32
• 4.1.3 KNX收發(fā)器模塊電路設計32-33
• 4.1.4 調(diào)試及下載接口電路33
• 4.2 TCP/IP通信模塊硬件設計33-37
• 4.2.1 STM32F103RE控制器34
• 4.2.2 ENC28J60 以太網(wǎng)控制器34-35
• 4.2.3 電源模塊電路35-36
• 4.2.4 主控制器外圍電路36-37
• 4.2.5 TCP/IP網(wǎng)絡模塊硬件電路37
• 4.3 網(wǎng)關接口設計37-38
• 4.4 本章小結(jié)38-39
• 5 KNX-TCP/IP網(wǎng)關軟件設計與實現(xiàn)39-67
• 5.1 KNX通信模塊軟件設計39-49
• 5.1.1 驅(qū)動程序設計39-40
• 5.1.2 系統(tǒng)程序設計40-48
• 5.1.3 應用程序設計48-49
• 5.2 TCP/IP通信內(nèi)核軟件設計49-60
• 5.2.1 uC/OS-II操作系統(tǒng)移植50-54
• 5.2.2 LwIP的移植54-56
• 5.2.3 用戶程序設計56-60
• 5.3 遠端控制中心與網(wǎng)關通信的實現(xiàn)60-66
• 5.3.1 命令格式60-61
• 5.3.2 通信協(xié)議61-66
• 5.4 本章小結(jié)66-67
• 6 系統(tǒng)的調(diào)試與功能測試67-73
• 6.1 參數(shù)設置68-70
• 6.2 測試待測網(wǎng)關的通信功能70-72
• 6.2.1 開關執(zhí)行器的控制70-71
• 6.2.2 調(diào)光執(zhí)行器的亮度控制和查詢71-72
• 6.3 本章小結(jié)72-73
• 7 總結(jié)及展望73-75
• 7.1 總結(jié)73
• 7.2 展望73-75
• 致謝75-76
• 參考文獻76-78
• 攻讀學位期間發(fā)表的論文及專利目錄78-79

【參考文獻】

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5 顏詩洋;;微型嵌入式TCP/IP協(xié)議棧開發(fā)[J];電子設計工程;2014年22期

6 郝玉勝;逯玉蘭;;基于uC/OS-II的嵌入式網(wǎng)絡通信模塊[J];計算機與現(xiàn)代化;2014年02期

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  本文關鍵詞：基于KNX總線通信的網(wǎng)關設備開發(fā)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：276264