適用于家庭與大樓自動化芯片組

物聯(lián)網(wǎng)、傳感器和人工智能讓建筑變得越來越智慧，這些技術(shù)融合為簡化人們?nèi)粘Ｉ顜硇碌臋C會。隨著對便利性、靈活性和友善的需求不斷成長，有線或無線傳感器／致動器網(wǎng)絡(luò)變得越來越重要。此外，大樓控制自動化還能提升建筑的能源效率和信息技術(shù)安全性。


 
圖一

KNX成為全球大樓通訊和自動化標準已多年，該標準最早可以追溯到1990年的EIB（歐洲安裝總線）。

在與法國的 BATIBUS和荷蘭的歐洲家庭系統(tǒng)協(xié)會等標準合并后，KNX 協(xié)會成立于2006年。

透過 KNX分布式總線系統(tǒng)，不同廠商的KNX 認證產(chǎn)品可互通。



 
圖二

KNX 全網(wǎng)使用一個工程軟件工具（Engineering Tool Software；ETS）配置和診斷裝置。

數(shù)據(jù)傳輸最常用到的物理層媒介為雙絞線、以太網(wǎng)絡(luò)（IP協(xié)議）和868MHz射頻載波。

意法半導(dǎo)體現(xiàn)有的KNX 認證芯片組支持所有傳輸媒介，并有可能進一步擴充到行動裝置，例如，與智能型手機或平板計算機兼容的Bluetooth5 。


 
圖三

TKNX 是一款雙絞線KNX 收發(fā)器，整合2個穩(wěn)壓器可為KNX總線設(shè)備供電，確保KNX有線通訊在當今大樓自動化領(lǐng)域最大的市占率。

KNX-RF射頻收發(fā)器目前采用868 MHz通訊頻率。

藉由ETS軟件，KNX 裝置可以很容易地整合到 KNX 有線基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)。

該芯片組對 KNX 認證合作伙伴的 KNX-RF協(xié)議堆棧棧軟件開放。

圖 4 所示是在BlueNRG-2主控制器軟件層整合的KNX-RF和 BLE協(xié)議堆棧，BlueNRG-2主控制器通過 SPI接口連接 SubGHz KNX-RF 收發(fā)器。因此，基于32位 Cortex M0 ARM 的 BlueNRG系統(tǒng)芯片是S2-LP 控制器，還是BLE藍牙與iOS 或 Android 行動裝置通訊的控制器。


 
圖四

圖五所示是意法半導(dǎo)體開發(fā)的包含KNX 和 BLE 評估板的大樓自動化開發(fā)環(huán)境。如果需要實現(xiàn)藍牙，開發(fā)環(huán)境還提供意法半導(dǎo)體開發(fā)的BLE 認證模? (BlueNRG-M0/M2)。

如果不需要 BLE 功能，STM32 微控制器也可以用作 KNX-RF 的主控制器。


 
圖五

所有零組件和 KNX 協(xié)議堆棧都經(jīng)過 KNX 認證。

結(jié)論
在大樓自動化應(yīng)用領(lǐng)域，KNX 認證產(chǎn)品市場一直在成長。房間管理、照明控制、家庭大樓安防監(jiān)控，以及百葉窗、窗簾、供暖、通風和空調(diào)的遠程自動控制系統(tǒng)，可以為智能建筑提供智慧解決方案。

意法半導(dǎo)體的各種MEMS 傳感器和影像傳感器可在大樓網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)測動作、環(huán)境或光線。

在KNX 基礎(chǔ)設(shè)施中增加低功耗藍牙可以讓設(shè)備配置變得更容易，而且可把行動裝置當作控制KNX設(shè)備的人機接口。

在建筑物中使用 KNX 還有助于降低能源消耗，射頻通信允許對現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施進行現(xiàn)代化升級改造，而無需架設(shè)新電纜。

此外，關(guān)于當前智慧電網(wǎng)解決方案聯(lián)機電子天燃氣表、水表、電表和供熱成本分配器的熱門話題，可以開發(fā)通訊接口，使這些電表能夠與現(xiàn)代電表系統(tǒng)所用之subGHz無線聯(lián)機標準通訊，例如，無線 M-BUS / OMS 等。

(本文作者Michael Muenkel現(xiàn)任意法半導(dǎo)體射頻和傳感器技術(shù)營銷經(jīng)理