基于HBS協(xié)議的智能家庭控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

引 言

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，智能化逐步滲入人們的家庭生活。智能家庭網(wǎng)絡(luò)是指在家庭內(nèi)部通過一定的傳輸介質(zhì)(如雙絞線、電力線等)將各種電氣設(shè)備和電氣子系統(tǒng)連接起來，采用統(tǒng)一的通信協(xié)議，對內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源共享，對外通過網(wǎng)關(guān)與外部網(wǎng)互聯(lián)進(jìn)行信息交換。該系統(tǒng)能對家庭中的各種電氣設(shè)備，進(jìn)行集中或分布、本地或異地的控制和管理。家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)因操作簡單，穩(wěn)定性好，擴(kuò)展方便，控制靈活和容易維護(hù)等特點(diǎn)，在家庭、工業(yè)、貿(mào)易和商業(yè)樓宇等許多方面，都得到了廣泛應(yīng)用。

　　1 HBS通信協(xié)議

　　家庭總線系統(tǒng)(Home Bus System，HBS)是由日系企業(yè)：日立、三菱、松下、東芝等聯(lián)合提出的概念，由日本電子工業(yè)聯(lián)合會／無線工程電子協(xié)會HBS標(biāo)準(zhǔn)委員會制定。HBS以雙絞線或同軸電纜為通訊介質(zhì)，控制通道最多可以有64個節(jié)點(diǎn)，家用電器經(jīng)HBS總線互聯(lián)，組成一個完整的家庭網(wǎng)絡(luò)。協(xié)議主要用于電器開關(guān)量以及簡單模擬量的控制，采用專用總線，具有抗干擾強(qiáng)，安全性高等優(yōu)點(diǎn)。

　　HBS協(xié)議對國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)提出的開放系統(tǒng)互連(OSI)七層模型作了精簡，引用了其中的1，2，7層，由三層結(jié)構(gòu)組成，分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。

　　物理層描述了信號模式和傳輸介質(zhì)。信號線采用普通的雙絞線。HBS總線上的信號采用脈寬編碼的方式。由于選用的HBS通信芯片要求傳輸信號的頻率最大在 10 kHz左右，所以采用50μs低電平，50μs高電平表示邏輯“0”；50μs低電平，150μs高電平表示邏輯“1”，如圖1所示。采用這種方式，抗干擾能力強(qiáng)。接收端通過計(jì)算兩個下降沿之間的時間來判斷邏輯“0”和邏輯“1”。協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路層主要是通訊幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。通訊以幀的形式進(jìn)行，所有從主機(jī)模塊發(fā)出的幀是定長的，數(shù)據(jù)幀的內(nèi)容包括起始字節(jié)、地址字節(jié)、數(shù)據(jù)字節(jié)、校驗(yàn)字節(jié)。

　　校驗(yàn)方式采用簡單的校驗(yàn)和的方法進(jìn)行幀的校驗(yàn)。先將起始字節(jié)、地址字節(jié)、數(shù)據(jù)字節(jié)進(jìn)行相加，然后將結(jié)果截短到所需的位長。

　　從機(jī)模塊的響應(yīng)幀包括地址字節(jié)、數(shù)據(jù)字節(jié)和結(jié)束字節(jié)。

　　應(yīng)用層定義所有傳送信息，使網(wǎng)絡(luò)上傳送的信息在整個系統(tǒng)中有惟一的解釋。

　　2 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　圖2為系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)?？梢钥闯?，這是一個分布式總線型系統(tǒng)，各節(jié)點(diǎn)間信息共享，采用這種結(jié)構(gòu)，若不想用某設(shè)備，或者某設(shè)備損壞，可以直接去除，不會影響系統(tǒng)運(yùn)行。

　　整個系統(tǒng)只有一個主機(jī)模塊，各從機(jī)模塊都掛接在總線上。每一次通信都是由主機(jī)模塊發(fā)起的，以從機(jī)模塊的響應(yīng)結(jié)束。主機(jī)模塊發(fā)送命令碼，并將命令碼進(jìn)行編碼傳送到總線上。從機(jī)模塊則將命令碼進(jìn)行解碼，使處理器執(zhí)行相應(yīng)的操作并返回響應(yīng)。驅(qū)動模塊是具體的驅(qū)動單元，驅(qū)動具體的對象，如燈的開關(guān)和亮度的調(diào)節(jié)、電源開關(guān)、警燈、警鈴等。