基于HBS协议的智能家庭控制网络设计

引 言

　　随着计算机技术、通讯技术、网络技术的发展，智能化逐步渗入人们的家庭生活。智能家庭网络是指在家庭内部通过一定的传输介质(如双绞线、电力线等)将各种电气设备和电气子系统连接起来，采用统一的通信协议，对内实现资源共享，对外通过网关与外部网互联进行信息交换。该系统能对家庭中的各种电气设备，进行集中或分布、本地或异地的控制和管理。家庭网络系统因操作简单，稳定性好，扩展方便，控制灵活和容易维护等特点，在家庭、工业、贸易和商业楼宇等许多方面，都得到了广泛应用。

　　1 HBS通信协议

　　家庭总线系统(Home Bus System，HBS)是由日系企业：日立、三菱、松下、东芝等联合提出的概念，由日本电子工业联合会／无线工程电子协会HBS标准委员会制定。HBS以双绞线或同轴电缆为通讯介质，控制通道最多可以有64个节点，家用电器经HBS总线互联，组成一个完整的家庭网络。协议主要用于电器开关量以及简单模拟量的控制，采用专用总线，具有抗干扰强，安全性高等优点。

　　HBS协议对国际标准化组织(ISO)提出的开放系统互连(OSI)七层模型作了精简，引用了其中的1，2，7层，由三层结构组成，分为物理层、数据链路层和应用层。

　　物理层描述了信号模式和传输介质。信号线采用普通的双绞线。HBS总线上的信号采用脉宽编码的方式。由于选用的HBS通信芯片要求传输信号的频率最大在 10 kHz左右，所以采用50μs低电平，50μs高电平表示逻辑“0”；50μs低电平，150μs高电平表示逻辑“1”，如图1所示。采用这种方式，抗干扰能力强。接收端通过计算两个下降沿之间的时间来判断逻辑“0”和逻辑“1”。协议的数据链路层主要是通讯帧结构的设计。通讯以帧的形式进行，所有从主机模块发出的帧是定长的，数据帧的内容包括起始字节、地址字节、数据字节、校验字节。

　　校验方式采用简单的校验和的方法进行帧的校验。先将起始字节、地址字节、数据字节进行相加，然后将结果截短到所需的位长。

　　从机模块的响应帧包括地址字节、数据字节和结束字节。

　　应用层定义所有传送信息，使网络上传送的信息在整个系统中有惟一的解释。

　　2 系统的总体结构设计

　　图2为系统的总体结构。可以看出，这是一个分布式总线型系统，各节点间信息共享，采用这种结构，若不想用某设备，或者某设备损坏，可以直接去除，不会影响系统运行。

　　整个系统只有一个主机模块，各从机模块都挂接在总线上。每一次通信都是由主机模块发起的，以从机模块的响应结束。主机模块发送命令码，并将命令码进行编码传送到总线上。从机模块则将命令码进行解码，使处理器执行相应的操作并返回响应。驱动模块是具体的驱动单元，驱动具体的对象，如灯的开关和亮度的调节、电源开关、警灯、警铃等。