【導讀】KNX是商業(yè)和家庭樓宇自動(dòng)化的開(kāi)放標準，KNX設備可以管理照明、百葉窗、暖通空調、安全系統、能源管理、音頻視頻、白色家電、顯示器、遙控器等，是智能家居應用的重要標準。本文將為您介紹KNX標準的發(fā)展與應用，以及相關(guān)的解決方案。
不同連接方式可滿(mǎn)足不同應用需求
KNX是從三個(gè)早期標準演變而來(lái)，包括歐洲家庭系統協(xié)議（EHS）、BatiBUS和歐洲安裝總線(xiàn)（EIB或Instabus），它可以使用雙絞線(xiàn)（樹(shù)形、線(xiàn)形或星形拓撲）、電力線(xiàn)、RF或IP鏈接，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò )上，設備形成分布式應用，并且可以進(jìn)行緊密的交互。
這些不同的KNX連接方式，可依應用的需求來(lái)選用，像是雙絞線(xiàn)屬于分離式控制電纜，適用于新安裝、大規模翻新時(shí)采用，具有最高級別的傳輸可靠性，IP屬于以太網(wǎng)／Wi-Fi連接，適用于在需要快速主干網(wǎng)的大型安裝中用于與移動(dòng)設備通信，RF（射頻）則屬于無(wú)線(xiàn)線(xiàn)路，適用于無(wú)法安裝電纜的應用環(huán)境，而電力線(xiàn)則可用于現有網(wǎng)絡(luò )（中性線(xiàn)和相線(xiàn)必須可用），適用于無(wú)法安裝額外的控制電纜的場(chǎng)合。
提供多樣化的完整KNX解決方案
ABB是一家全球化的科技公司，通過(guò)將軟件與其電氣化、機器人、自動(dòng)化和運動(dòng)產(chǎn)品組合連接起來(lái)，來(lái)滿(mǎn)足各種應用的多樣化需求。ABB看到了KNX技術(shù)的發(fā)展與應用需求，也生產(chǎn)出各式各樣的KNX相關(guān)產(chǎn)品。
ABB針對KNX應用推出了i-bus? KNX系列產(chǎn)品，產(chǎn)品包括系統設備，如媒體耦合器（RF - TP）、信號中繼器，以及USB射頻接口，還有各式各樣的傳感器（電池、電源電壓或能量收集），例如按鈕、二進(jìn)制輸入、遙控、溫度、亮度控制，以及用于開(kāi)關(guān)、調光、遮光控制的各式各樣的執行器，產(chǎn)品種類(lèi)相當多樣。
若依據產(chǎn)品類(lèi)型來(lái)分類(lèi)，ABB i-bus? KNX系列產(chǎn)品包含電源產(chǎn)品、系統基礎設施和接口、連接和接線(xiàn)裝置、多功能房間自動(dòng)化裝置、輸入裝置、輸出裝置、遮光控制器、照明控制產(chǎn)品、存在檢測產(chǎn)品、加熱／通風(fēng)和空調控制產(chǎn)品、自動(dòng)化、邏輯和時(shí)間控制器、可視化、顯示和信令顯示產(chǎn)品、能源管理、安全與監控、安防產(chǎn)品、按鈕與傳感器等，您可以到以下網(wǎng)站以了解更多產(chǎn)品信息：
https://new.abb.com/low-voltage/products/building-automation/product-range/abb-i-bus-knx。
高度集成的超薄墻壁開(kāi)關(guān)與雙絞線(xiàn)KNX解決方案
安森美也針對KNX應用推出多款產(chǎn)品，像是用于KNX墻壁開(kāi)關(guān)的系統級封裝（SIP）—NCN5140S，NCN5140S能夠以非常小的外形尺寸構建完整的KNX開(kāi)關(guān)系統，使用最少數量的外部組件來(lái)設計超薄開(kāi)關(guān)應用。
NCN5140S將市場(chǎng)領(lǐng)先的安森美KNX收發(fā)器和ARM Cortex-M0+微控制器，以及大多數必需的無(wú)源組件高度集成到一個(gè)封裝中，其余組件均具備高度集成和最小高度，可允許設計超薄KNX開(kāi)關(guān)應用。
NCN5140S結合經(jīng)過(guò)認證的物理層與KNX堆棧，和用于多達8個(gè)可配置翹板開(kāi)關(guān)按鈕或觸摸開(kāi)關(guān)按鈕的預認證軟件，KNX系統級封裝能夠在很短的時(shí)間內開(kāi)發(fā)KNX開(kāi)關(guān)應用，預認證的應用軟件包括驅動(dòng)和調光功能，可支持多達8個(gè)RGB LED，以照亮按鈕或觸摸板，使用這個(gè)器件只需在KNX協(xié)會(huì )注冊衍生設計，即可獲得KNX認證，可減少研發(fā)工作，加快產(chǎn)品上市時(shí)間，并具備低BOM成本的優(yōu)勢。
NCN5140S可應用于電容式觸摸開(kāi)關(guān)與翹板開(kāi)關(guān)，均可支持最多8個(gè)按鈕，RGB LED可照亮按鈕，適用于樓宇自動(dòng)化、智能家居領(lǐng)域，最終產(chǎn)品包括智能照明開(kāi)關(guān)、百葉窗控制、通風(fēng)控制等相關(guān)產(chǎn)品。
安森美還推出可用于雙絞線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的全功能KNX收發(fā)器—NCN5130，這是一款適用于KNX雙絞線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )（KNX TP1-256）的接收器-發(fā)送器芯片。NCN5130嵌入了PHY和MAC層，并處理總線(xiàn)上數據的傳輸和接收，是通過(guò)KNX認證的雙絞線(xiàn)收發(fā)器，支持9600波特通信速度。NCN5130可從未調節的總線(xiàn)電壓中產(chǎn)生穩定電壓，以滿(mǎn)足其自身的電源需求以及為外部設備供電，具有兩個(gè)高效DC-DC轉換器與一個(gè)線(xiàn)性穩壓器，DC-DC1固定在3.3 V，DC-DC2則可在1.2和21 V之間進(jìn)行調整，并具有20V線(xiàn)性穩壓器，總線(xiàn)電流消耗為40 mA。
NCN5130為確保與總線(xiàn)的安全耦合和解耦，可通過(guò)模擬引腳提供各種監視器（KNX總線(xiàn)電壓、電流、溫度...），還支持電力調節器的控制和監測，可緩沖發(fā)送的數據幀（支持擴展幀），以及可選擇的UART/SPI接口和到主機控制器的波特率。NCN5130的綜合計時(shí)系統使用行業(yè)標準的低成本16 MHz石英操作，可為外部MCU生成8/16 MHz時(shí)鐘，可在-40℃至+105℃的擴展環(huán)境溫度范圍下運作。
NCN5130可用于任何TP1-256應用，大多數的KNX應用都可以直接由NCN5130供電，無(wú)需外部昂貴的電源，具有一流的整體系統效率，可支持各種高端／功率要求高的KNX應用，例如家庭自動(dòng)化、智能建筑，最終產(chǎn)品包括智能照明和開(kāi)關(guān)、通風(fēng)和空調、恒溫器、警報器和煙霧探測器、百葉窗、警報、占用檢測等產(chǎn)品。
通過(guò)KNX認證的雙絞線(xiàn)與射頻解決方案
ST也針對KNX-RF應用推出成本優(yōu)化、節能的解決方案，該產(chǎn)品組合具有雙射頻連接（Bluetooth LE和KNX-RF），并且只有兩個(gè)芯片配置，包括S2-LP Sub-1GHz收發(fā)器和BlueNRG-2 Bluetooth LE SoC，均已通過(guò)KNX-RF Multi認證，能夠同時(shí)處理多個(gè)RF通道（以減少與其他低于1GHz設備的干擾問(wèn)題），以及降低對無(wú)線(xiàn)系統至關(guān)重要的電池供電應用的功耗。
S2-LP是一款高性能超低功耗射頻收發(fā)器，適用于1 GHz以下頻段的射頻無(wú)線(xiàn)應用。它設計用于在433、512、868和920 MHz的免許可ISM和SRD頻段中運行，但也可以編程為在413-479 MHz、452-527 MHz、826 -958 MH、904-1055 MHz頻段。S2-LP支持不同的調制方案，包括2(G)FSK、4(G)FSK、OOK和ASK，空中數據速率可編程為0.1至500 kbps。
BlueNRG-2是一種非常低功耗的可編程Bluetooth? LE 5.2無(wú)線(xiàn)SoC，擴展了屢獲殊榮的BlueNRG網(wǎng)絡(luò )處理器的功能，支持使用嵌入式Cortex M0來(lái)運行用戶(hù)應用程序代碼。BlueNRG-2包括256 kB編程閃存、24 kB靜態(tài)RAM存儲器（兩個(gè)12 kB組）和SPI、UART、I2C標準通信接口外設，它還具有多功能定時(shí)器、看門(mén)狗、RTC和DMA控制器。BlueNRG-2還有ADC可用于連接模擬傳感器，并讀取集成電池電壓傳感器的測量值，數字濾波器可用于處理PDM流。
此外，ST也提供KNX雙絞線(xiàn)解決方案，可在帶有STKNX雙絞線(xiàn)收發(fā)器的STM32 MCU上運行的Tapko KNX堆棧，這是ST與TAPKO/Shufan的緊密合作關(guān)系下開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品。STKNX芯片組具有小封裝和很少的外部組件，可支持非常緊湊的KNX節點(diǎn)，并通過(guò)KNX認證，可支持KNX TP1-256應用。
ST的KNX雙絞線(xiàn)解決方案可支持高達30mA的總線(xiàn)電流，并在-40℃至+85℃的溫度范圍下工作，可與微控制器進(jìn)行簡(jiǎn)單“位”接口，且無(wú)需電晶體，具有2個(gè)用于外部應用的集成穩壓器，以及可選的3.3V / 5V – 20mA線(xiàn)性穩壓器，以及可調1V至12V – 150mA的高效DC/DC開(kāi)關(guān)轉換器。
結語(yǔ)
KNX標準在智能家居應用中扮演相當重要的角色，可提供有線(xiàn)與無(wú)線(xiàn)的多樣化網(wǎng)絡(luò )配置模式，來(lái)滿(mǎn)足不同的應用需求。本文中所介紹的KNX解決方案，包括ABB的各式各樣KNX完整解決方案、安森美的超薄墻壁開(kāi)關(guān)SIP與雙絞線(xiàn)KNX收發(fā)器，以及ST的雙絞線(xiàn)與射頻解決方案，都將值得您開(kāi)發(fā)KNX相關(guān)產(chǎn)品時(shí)深入了解與采用。
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