CN105357111A - 一种ZigBee与KNX协议转换网关 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种ZigBee与KNX协议转换网关，其包括：KNX设备、ZigBee传感器和KNX-ZigBee集成网关设备，所述的KNX设备发出的信令经过KNX-ZigBee集成网关设备传输至ZigBee传感器，所述的ZigBee传感器发出控制KNX设备信令或数据通过KNX-ZigBee集成网关设备进行协议转换转发给KNX设备。本发明的优点在于：集成度高，通过单片机设计和网络协议转换设计，实现集成化的网关设备，而非单一独立的控制器，实现了ZigBee网络与KNX网络通过一个网关融合。
Description
技术领域
本发明涉及一种ZigBee与KNX协议转换网关，属于无线电通信领域。
背景技术
KNX是Konnex的缩写。1999年5月，欧洲三大总线协议EIB、BatiBus和EHSA合并成立了Konnex协会，提出了KNX协议。该协议以EIB为基础，兼顾了BatiBus和EHSA的物理层规范，并吸收了BatiBus和EHSA中配置模式等优点，提供了家庭、楼宇自动化的完整解决方案。
KNX总线是独立于制造商和应用领域的系统。通过所有的KNX总线设备连接到KNX介质上，这些介质包括双绞线、射频、电力线或IP/Ethemet，它们可以进行信息交换。
KNX总线设备分为控制端和被控端两类，通常使用控制端对被控端进行相应的控制。其中，控制端的KNX总线设备包括控制器和触发设备，触发设备一般为带有按键的控制面板、传感器或遥控器等；被控端的KNX总线设备包括控制器和楼宇管理装置，楼宇管理装置包括很多种类，例如：照明、遮光/百叶窗、保安系统、能源管理、供暖、通风、空调系统、信号和监控系统、服务界面及楼宇控制系统、远程控制、计量、视频/音频控制、大型家电等。
ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称，又称紫蜂协议来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、高数据速率，主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。
在对现有技术的研究和实践过程中，本发明人发现现有技术存在以下问题：原有KNX有线终端设备与现有ZigBee无线终端设备相融合通过专用复杂的控制器件全部在应用层实现转换，控制器两端分别加载ZigBee和KNX无线通讯模块，中间控制器实现应用层数据交互和转换。该方案实现较为复杂，由硬件设备
拼凑而成，包括控制器、ZigBee收发模块和KNX收发模块组成；集成化程度低，导致其成本高、自动化程度低、成本高；顶层应用层功能协议转化导致信号传输效率很低、误操作率较高。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题而提供一种ZigBee与KNX协议转换网关。
实现本发明目的的技术方案为：一种ZigBee与KNX协议转换网关，其包括：KNX设备、ZigBee传感器和KNX-ZigBee集成网关设备，所述的KNX设备发出的信令经过KNX-ZigBee集成网关设备传输至ZigBee传感器，所述的ZigBee传感器发出控制KNX设备信令或数据通过KNX-ZigBee集成网关设备进行协议转换转发给KNX设备。
本发明所述的KNX-ZigBee集成网关设备，其包括：所述的KNX-ZigBee集成网关设备，其包括：LCD显示器、直流电源、控制电路、KNX驱动接口、ZigBee空中接口和USB接口，所述的直流电源与LCD显示器和控制电路连接，所述的KNX驱动接口与单片机ATmega128连接；所述的ZigBee空中接口与单片机MG2455连接；所述的USB接口与单片机MG2455连接，所述的单片机ATmega128通过ISP接口与LCD显示器连接。
本发明所述的KNX设备通过KNX驱动接口连接单片机ATmega128；所述的ZigBee设备通过ZigBee空中接口连接单片机MG2455。
本发明所述的直流电源经过稳压电路稳定输出5V和3.3V电压。
进一步地，本发明所述的协议转换，包括步骤：
1)控制数据转化
首先KNX设备发出的信令数据传输至KNX-ZigBee网关，KNX-ZigBee网关接收到该控制信令，将KNX设备的DPT信息中的DPT转换参数获取：0代表关、1代表开，然后将该参数写入ZigBee报文中的参数数据中的开/关参数中，从而实现协议控制参数的转换；
2)地址转换
KNX与ZigBee协议中的地址均为16位，以组地址为例，在系统运行之初，将所有设备包括KNX和ZigBee设备进行统一的设备地址编码，当ZigBee传感器发出控制KNX设备信令传输至KNX-ZigBee网关时，KNX-ZigBee网关将自
动将要控制KNX设备的地址填写到信令报文目的地址中，从而实现地址的自动映射。
相比于现有技术，本发明的优点在于：1)集成度高，通过单片机设计和网络协议转换设计，实现集成化的网关设备，而非单一独立的控制器，实现了ZigBee网络与KNX网络通过一个网关融合；2)网络稳定性高，通过路由层、应用层协议的转换设计，实现网络可靠性传输，提高网络信令的传输可靠性；3)集成ZigBee、KNX以及控制器等三个模块为一个设备，降低硬件成本。
附图说明
图1是本发明的系统结构图。
图2是本发明的KNX-ZigBee集成网关设备的硬件结构图。
图3是本发明的协议转化中控制数据转化示意图。
图4是本发明的协议转化中地址转换示意图。
图5是本发明在家居自动化中的应用实例示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步地描述。
如图1所示，本发明一种ZigBee与KNX协议转换网关，其包括：KNX设备、ZigBee传感器和KNX-ZigBee集成网关设备，所述的KNX设备发出的信令经过KNX-ZigBee集成网关设备传输至ZigBee传感器，所述的ZigBee传感器发出控制KNX设备信令或数据通过KNX-ZigBee集成网关设备进行协议转换转发给KNX设备。
如图2所示，其包括：所述的KNX-ZigBee集成网关设备，其包括：LCD显示器、直流电源、控制电路、KNX驱动接口、ZigBee空中接口和USB接口，所述的直流电源与LCD显示器和控制电路连接，所述的KNX驱动接口与单片机ATmega128连接；所述的ZigBee空中接口与单片机MG2455连接；所述的USB接口与单片机MG2455连接，所述的单片机ATmega128通过ISP接口与LCD显示器连接。
所述直流电源5V经过稳压电路稳定输出5V和3.3V电压，分别给LCD显示器和控制电路供电。
本发明所述的协议转换，以灯具开关功能为例，KNX开关设备控制ZigBee无线灯具。
1)控制数据转化
如图3所示，首先KNX设备发出的信令数据传输至KNX-ZigBee网关，KNX-ZigBee网关接收到该控制信令，将KNX设备的DPT信息中的DPT转换参数获取：0代表关、1代表开，然后将该参数写入ZigBee报文中的参数数据中的开/关参数中，从而实现协议控制参数的转换。
2)地址转换
KNX与ZigBee协议中的地址均为16位，以组地址为例，在系统运行之初，将所有设备包括KNX和ZigBee设备进行统一的设备地址编码。如图4所示，当ZigBee传感器发出控制KNX设备信令传输至KNX-ZigBee网关时，KNX-ZigBee网关将自动将要控制KNX设备的地址填写到信令报文目的地址中，从而实现地址的自动映射。
如图5所示，KNX-ZigBee网关设备在家居自动化中，灯光与单片机控制器部分用ZigBee网络连接，另外一部分用KNX网络连接，中间通过KNX-ZigBee网关相连，实现自由的有线无线设备间互联互通，实现交互控制。
本发明的技术特点为：1)一种ZigBee与KNX协议转换网关根据两种协议从网络层到应用层实现协议的转换并支持可编程；2)如第1项所述，ZigBee、KNX两种协议在网络层的地址转化，可实现两种网络间的统一地址编码；3)如第1项所述，ZigBee、KNX两种协议在应用层的数据转化，可实现两种网络间的信令属性转换；4)ZigBee-KNX集成网关设备，其实现有线KNX网络和无线ZigBee网络的无缝融合。
Claims (5)
1.一种ZigBee与KNX协议转换网关，其特征在于：包括KNX设备、ZigBee传感器和KNX-ZigBee集成网关设备，所述的KNX设备发出的信令经过KNX-ZigBee集成网关设备传输至ZigBee传感器，所述的ZigBee传感器发出控制KNX设备信令或数据通过KNX-ZigBee集成网关设备进行协议转换转发给KNX设备。
2.根据权利要求1所述的ZigBee与KNX协议转换网关，其特征在于：所述的KNX-ZigBee集成网关设备，其包括：LCD显示器、直流电源、控制电路、KNX驱动接口、ZigBee空中接口和USB接口，所述的直流电源与LCD显示器和控制电路连接，所述的KNX驱动接口与单片机ATmega128连接；所述的ZigBee空中接口与单片机MG2455连接；所述的USB接口与单片机MG2455连接，所述的单片机ATmega128通过ISP接口与LCD显示器连接。
3.根据权利要求1或2所述的ZigBee与KNX协议转换网关，其特征在于：所述的KNX设备通过KNX驱动接口连接单片机ATmega128；所述的ZigBee设备通过ZigBee空中接口连接单片机MG2455。
4.根据权利要求1所述的ZigBee与KNX协议转换网关，其特征在于：所述的直流电源经过稳压电路稳定输出5V和3.3V电压。
5.根据权利要求1所述的ZigBee与KNX协议转换网关，其特征在于：所述的协议转换，包括步骤：
1)控制数据转化
首先KNX设备发出的信令数据传输至KNX-ZigBee网关，KNX-ZigBee网关接收到该控制信令，将KNX设备的DPT信息中的DPT转换参数获取：0代表关、1代表开，然后将该参数写入ZigBee报文中的参数数据中的开/关参数中，从而实现协议控制参数的转换；
2)地址转换
KNX与ZigBee协议中的地址均为16位，以组地址为例，在系统运行之初，将所有设备包括KNX和ZigBee设备进行统一的设备地址编码，当ZigBee传感器发出控制KNX设备信令传输至KNX-ZigBee网关时，KNX-ZigBee网关将自动将要控制KNX设备的地址填写到信令报文目的地址中，从而实现地址的自动映射。
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