【導讀】近年來(lái)，智能技術(shù)在企業(yè)中的采用率越來(lái)越高，從而創(chuàng )造了一個(gè)更自動(dòng)化的世界。實(shí)現自動(dòng)化的方法之一是通過(guò)與中央控制器聯(lián)網(wǎng)的行為體。這包括根據數據而執行決策的智能執行器。使用的數據可由云服務(wù)匯總，也可使用其他聯(lián)網(wǎng)的行為體如智能傳感器在本地收集。
這種自動(dòng)化水平有助于提高能效，并使企業(yè)和房主更好地控制周?chē)h(huán)境。這可以實(shí)現監測、遠程管理、水電測量和增強安全性等功能。
有許多類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò )可實(shí)現這種樓宇管理和自動(dòng)化水平，但有一種網(wǎng)絡(luò )因其在全球工業(yè)化國家的快速增長(cháng)而脫穎而出。KNX?是全球唯一開(kāi)放的且獨立于供應商的標準，在全球部署的聯(lián)網(wǎng)設備近4億臺， 被視為該應用領(lǐng)域的領(lǐng)先協(xié)議。
在KNX協(xié)會(huì )中，有500多家成員公司和93,000多個(gè)安裝伙伴。他們共同開(kāi)發(fā)了超過(guò)8000種認證產(chǎn)品，部署在至少190個(gè)不同國家。KNX網(wǎng)絡(luò )是非常靈活通用和可擴展的，在一個(gè)1000 m的網(wǎng)段上支持256個(gè)可尋址的設備，在一個(gè)網(wǎng)絡(luò )中支持達256個(gè)網(wǎng)段。KNX總線(xiàn)的通信協(xié)議通過(guò)幾個(gè)國際和地區標準進(jìn)行標準化(表1)，由KNX協(xié)會(huì )管理。它匯集了一些傳統總線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，創(chuàng )建了一個(gè)基于OSI的協(xié)議，可在雙絞線(xiàn)、射頻和IP等各種媒介上部署。
表1. KNX總線(xiàn)國際和區域通信標準
可能這些媒介中最受歡迎的是簡(jiǎn)單的雙絞線(xiàn)。在這種配置中，電纜同時(shí)傳輸數據和電力，但提供的電力純粹是供給節點(diǎn)的電路；執行器需要的任何電力都需要單獨提供。在這方面，它類(lèi)似于銅質(zhì)電話(huà)線(xiàn)。
智能建筑中的互操作性
這可類(lèi)比延伸到描述不同供應商的設備在KNX網(wǎng)絡(luò )中的兼容方式?；ゲ僮餍允侨魏位A設施的一個(gè)關(guān)鍵要求，促成多個(gè)供應商和制造商。在這種情況下，互操作性是通過(guò)一個(gè)認證項目來(lái)保證的，由KNX協(xié)會(huì )管理。認證的一部分要求制造商證明符合KNX規范的關(guān)鍵部分，包括協(xié)議特征和支持的配置文件。產(chǎn)品還必須滿(mǎn)足標準數據類(lèi)型和可選功能模塊的網(wǎng)絡(luò )化要求。
KNX正連接自動(dòng)化世界
這種合規水平對OEM來(lái)說(shuō)是個(gè)挑戰，這不是KNX協(xié)會(huì )的目的。盡可能簡(jiǎn)單可行地使新產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，才符合他們的利益和更廣泛的生態(tài)系統的利益。為了支持這一點(diǎn)，協(xié)會(huì )為新產(chǎn)品提供了一個(gè)基于先前已認證產(chǎn)品的更簡(jiǎn)單的認證途徑。
官方術(shù)語(yǔ)是衍生產(chǎn)品，或OEM產(chǎn)品，適用于來(lái)自KNX協(xié)會(huì )成員且已獲認證的產(chǎn)品。然后OEM可以自由地銷(xiāo)售他們的產(chǎn)品，并貼上自己的標簽，無(wú)需任何進(jìn)一步的測試。
這種繼承的合規性涉及到系統的兩個(gè)最關(guān)鍵的元素，即物理層和軟件堆棧。如果這些元素都經(jīng)過(guò)認證，并且沒(méi)有修改，那么OEM產(chǎn)品就被認為是符合要求的，并可以以此進(jìn)行銷(xiāo)售。
使KNX更簡(jiǎn)單
為了加速采用樓宇自動(dòng)化應用，安森美(onsemi)開(kāi)發(fā)了業(yè)界首個(gè)KNX預認證的系統級封裝(SiP)。NCN5140S含KNX設備的所有關(guān)鍵和可認證的元素，包括物理層(PHY)和媒體訪(fǎng)問(wèn)控制器(MAC)，以及軟件棧。這些元素與一個(gè)基于A(yíng)rm? Cortex?-M0+的微控制器一起被集成到NCN5140S中(圖2)。
由于PHY和協(xié)議棧是預認證的，所以基于NCN5140S的產(chǎn)品被視為衍生的或OEM產(chǎn)品。因此，新產(chǎn)品只需要附帶KNX產(chǎn)品修改聲明，而不需要進(jìn)行全面的合規性測試。這可大大節省OEM開(kāi)發(fā)新的KNX產(chǎn)品的時(shí)間和成本。
SiP是為開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò )控制器而設計的，這些控制器通常采取用戶(hù)面板的形式，用于控制燈光、暖通空調(HVAC)系統、窗簾和百葉窗以及門(mén)禁系統。
用一個(gè)軟件工具可進(jìn)一步自定義NCN5140S，讓安裝人員在安裝時(shí)能配置面板。這是用工程工具軟件或ETS進(jìn)行的，它是KNX協(xié)會(huì )提供的獨立于制造商的配置工具。ETS用來(lái)訪(fǎng)問(wèn)數據庫中的認證產(chǎn)品的詳細信息，并配置認證產(chǎn)品。
由于這種高級定制并不改變底層的固件，因此認證不受影響，且SiP可以作為多種產(chǎn)品的基礎使用。對于從系統的組成部件開(kāi)發(fā)的控制面板來(lái)說(shuō)，情況就不是這樣了。正是這種預集成和認證，使得基于NCN5140S的產(chǎn)品可被評估為衍生產(chǎn)品。
簡(jiǎn)化電容式觸摸感應
開(kāi)發(fā)觸摸感應界面可能很困難。它們往往是通過(guò)檢測電容的微小變化來(lái)工作的，數量級為皮克法拉。在設計PCB時(shí)仍然需要謹慎，安森美也提供與電容式觸摸感應按鈕連接所需的固件。這個(gè)應用軟件與認證的堆棧一起，以二進(jìn)制文件的形式提供。該文件需要在組裝時(shí)編入NCN5140S，但一旦安裝后，可在安裝過(guò)程中使用ETS進(jìn)行配置。
在組裝和安裝過(guò)程中，OEM必須有效地進(jìn)行三個(gè)階段的工作：
1. 將二進(jìn)制文件閃存到NCN5140S的微控制器上
2. 通過(guò)KNX總線(xiàn)接口配置產(chǎn)品的唯一網(wǎng)ID和應用選項
3. 使用KNX ETS數據庫設置設備參數
例如，在生產(chǎn)過(guò)程中，NCN5140S可以被編程，然后配置一個(gè)唯一的網(wǎng)絡(luò )ID。此時(shí)，輸入的數量和類(lèi)型將被定義(多達8個(gè)通用或電容式觸摸感應按鈕)，工作模式也被定義(如開(kāi)關(guān)或調光)。輸出的類(lèi)型和數量(簡(jiǎn)單的或RGB LED)也將被設置。
安裝人員將通過(guò)ETS數據庫配置控制器功能。例如，這將包括設備名稱(chēng)、開(kāi)關(guān)行為、調光參數、計時(shí)器(如適用)和場(chǎng)景(如不同時(shí)間、不同房間或不同日光條件的調光水平)。
總結
KNX協(xié)議是個(gè)強大平臺，支持家庭和樓宇自動(dòng)化。對這種自動(dòng)化水平的需求越來(lái)越大，例如，可結合智能電表，幫助使所有類(lèi)型的建筑物提高能效。
隨著(zhù)這生態(tài)系統不斷增長(cháng)，世界各地有成千上萬(wàn)的安裝程序，KNX正在成為樓宇自動(dòng)化領(lǐng)域的主導協(xié)議。NCN5140S是簡(jiǎn)化KNX產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和認證的重要一步。
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