在超低功耗 MCU 上实现楼宇自动化 KNX 协议互通性

在规模和复杂程度不一的建筑物中，自动化系统正在变得越来越常见，其重要性也越来越高。便利性、安全和能效是推动住宅和楼宇产品智能监视和控制的关键因素。从照明到窗户百叶窗控制，到复杂的供热、通风和空调 (HVAC) 部件，以及电表计量/管理系统，住宅和商用楼宇配备了更加智能的自动化解决方案。每年，这一趋势都在促使全球范围内的厂商们在这个市场发布成千上万的产品。

一个典型的楼宇自动化系统由三个只要组件组成：传感器、一条通信通道和致动器。

 

 

一组传感器搜集和处理环境中的数据，根据这些感应信息，一条消息通过通信通道被传送给网络中由致动器进行操作的不同部分。

以烟雾探测器、入侵传感器和警报器组成的安全系统为例。只要检测到烟雾或者有人非法闯入住宅，警报器就接收到一条消息，并且发出巨大的声响。而最基本的要求就是这个警报器能够“听得懂”烟雾和入侵探测器发出的消息。你可以想象一下，如果厂商A生产的烟雾探测器使用的是通信协议A，而厂商B生产的入侵探测器使用的通信协议B，会出现什么情况呢？警报器怎样才能明白这两个探测器发来的消息呢？此外，如果有数百家厂商，而他们使用的都是专有通信协议，那该怎么办呢？很明显，在所有自动化组件之间，必须有一种共同“语言”来能实现它们的互操作性。而这正是KNX软件的作用所在。在不考虑厂商、产品线，甚至核心功能的情况下，KNX通信协议能够实现楼宇自动化器件的互操作性。借助于KNX，所有互连器件间的通信是可能的。例如，一个电灯开关不但能与灯泡通信，还能与烟雾探测器、窗户百叶窗控制和任何其它联网器件通信。

在这种类型的通信中，数据安全性和可靠性是十分关键的。芯片上嵌入的具有非易失性FRAM技术的MSP430FR5969微控制器 (MCU) 可实现以下功能：

通过使用在接收到每个数据帧时递增的非易失性顺序计数器来防止重放（回放）攻击。

厂家设备设置密钥 (FDSK) 的安全存储，以及使用存储器保护单元 (PMU)，在配置期间建立起来的所有安全密钥。

用硬件AES加速器对于KNX网络流量的加密。

接到每个数据帧后对非易失性存储器的快速写入降低了报文丢失的风险。

检测到断电时对关键数据的低能耗存储，保存了器件的当前状态。

以FRAM技术会产生巨大影响的恒温器为例。即使目前市面上最基本的恒温器也能让用户创建不同的温度系统配置，以达到节能的目的。通过持续记录用户设置以及非易失性存储器中最近的系统状态，支持嵌入式FRAM技术的MSP430™ 微控制器能够在断电情况发生后有效地恢复正常运行，以实现一个低能耗系统，并且保证用户所处环境的舒适度。

要进一步了解这个恒温器示例，请下载我们全新的TI Designs参考设计：有线KNX恒温器参考设计。