基于HBS協(xié)議的智能家庭控制網(wǎng)絡(luò )設計

0 引 言
隨著(zhù)計算機技術(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 )是指在家庭內部通過(guò)一定的傳輸介質(zhì)(如雙絞線(xiàn)、電力線(xiàn)等)將各種電氣設備和電氣子系統連接起來(lái)，采用統一的通信協(xié)議，對內實(shí)現資源共享，對外通過(guò)網(wǎng)關(guān)與外部網(wǎng)互聯(lián)進(jìn)行信息交換。該系統能對家庭中的各種電氣設備，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 )系統因操作簡(jiǎn)單，穩定性好，擴展方便，控制靈活和容易維護等特點(diǎn)，在家庭、工業(yè)、貿易和商業(yè)樓宇等許多方面，都得到了廣泛應用。

1 HBS通信協(xié)議
家庭總線(xiàn)系統(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(huì )／無(wú)線(xiàn)工程電子協(xié)會(huì )HBS標準委員會(huì )制定。HBS以雙絞線(xiàn)或同軸電纜為通訊介質(zhì)，控制通道最多可以有64個(gè)節點(diǎn)，家用電器經(jīng)HBS總線(xiàn)互聯(lián)，組成一個(gè)完整的家庭網(wǎng)絡(luò )。協(xié)議主要用于電器開(kāi)關(guān)量以及簡(jiǎn)單模擬量的控制，采用專(zhuān)用總線(xiàn)，具有抗干擾強，安全性高等優(yōu)點(diǎn)。
HBS協(xié)議對國際標準化組織(ISO)提出的開(kāi)放系統互連(OSI)七層模型作了精簡(jiǎn)，引用了其中的1，2，7層，由三層結構組成，分為物理層、數據鏈路層和應用層。
物理層描述了信號模式和傳輸介質(zhì)。信號線(xiàn)采用普通的雙絞線(xiàn)。HBS總線(xiàn)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。接收端通過(guò)計算兩個(gè)下降沿之間的時(shí)間來(lái)判斷邏輯“0”和邏輯“1”。協(xié)議的數據鏈路層主要是通訊幀結構的設計。通訊以幀的形式進(jìn)行，所有從主機模塊發(fā)出的幀是定長(cháng)的，數據幀的內容包括起始字節、地址字節、數據字節、校驗字節。

校驗方式采用簡(jiǎn)單的校驗和的方法進(jìn)行幀的校驗。先將起始字節、地址字節、數據字節進(jìn)行相加，然后將結果截短到所需的位長(cháng)。
從機模塊的響應幀包括地址字節、數據字節和結束字節。
應用層定義所有傳送信息，使網(wǎng)絡(luò )上傳送的信息在整個(gè)系統中有惟一的解釋。