在超低功耗 MCU 上實(shí)現(xiàn)樓宇自動(dòng)化 KNX 協(xié)議互通性

在規(guī)模和復(fù)雜程度不一的建筑物中，自動(dòng)化系統(tǒng)正在變得越來(lái)越常見(jiàn)，其重要性也越來(lái)越高。便利性、安全和能效是推動(dòng)住宅和樓宇產(chǎn)品智能監(jiān)視和控制的關(guān)鍵因素。從照明到窗戶百葉窗控制，到復(fù)雜的供熱、通風(fēng)和空調(diào) (HVAC) 部件，以及電表計(jì)量/管理系統(tǒng)，住宅和商用樓宇配備了更加智能的自動(dòng)化解決方案。每年，這一趨勢(shì)都在促使全球范圍內(nèi)的廠商們?cè)谶@個(gè)市場(chǎng)發(fā)布成千上萬(wàn)的產(chǎn)品。

一個(gè)典型的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)由三個(gè)只要組件組成：傳感器、一條通信通道和致動(dòng)器。

一組傳感器搜集和處理環(huán)境中的數(shù)據(jù)，根據(jù)這些感應(yīng)信息，一條消息通過(guò)通信通道被傳送給網(wǎng)絡(luò)中由致動(dòng)器進(jìn)行操作的不同部分。

以煙霧探測(cè)器、入侵傳感器和警報(bào)器組成的安全系統(tǒng)為例。只要檢測(cè)到煙霧或者有人非法闖入住宅，警報(bào)器就接收到一條消息，并且發(fā)出巨大的聲響。而最基本的要求就是這個(gè)警報(bào)器能夠“聽(tīng)得懂”煙霧和入侵探測(cè)器發(fā)出的消息。你可以想象一下，如果廠商A生產(chǎn)的煙霧探測(cè)器使用的是通信協(xié)議A，而廠商B生產(chǎn)的入侵探測(cè)器使用的通信協(xié)議B，會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？警報(bào)器怎樣才能明白這兩個(gè)探測(cè)器發(fā)來(lái)的消息呢？此外，如果有數(shù)百家廠商，而他們使用的都是專有通信協(xié)議，那該怎么辦呢？很明顯，在所有自動(dòng)化組件之間，必須有一種共同“語(yǔ)言”來(lái)能實(shí)現(xiàn)它們的互操作性。而這正是KNX軟件的作用所在。在不考慮廠商、產(chǎn)品線，甚至核心功能的情況下，KNX通信協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)樓宇自動(dòng)化器件的互操作性。借助于KNX，所有互連器件間的通信是可能的。例如，一個(gè)電燈開(kāi)關(guān)不但能與燈泡通信，還能與煙霧探測(cè)器、窗戶百葉窗控制和任何其它聯(lián)網(wǎng)器件通信。

在這種類型的通信中，數(shù)據(jù)安全性和可靠性是十分關(guān)鍵的。芯片上嵌入的具有非易失性FRAM技術(shù)的MSP430FR5969微控制器 (MCU) 可實(shí)現(xiàn)以下功能：

通過(guò)使用在接收到每個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí)遞增的非易失性順序計(jì)數(shù)器來(lái)防止重放（回放）攻擊。

廠家設(shè)備設(shè)置密鑰 (FDSK) 的安全存儲(chǔ)，以及使用存儲(chǔ)器保護(hù)單元 (PMU)，在配置期間建立起來(lái)的所有安全密鑰。

用硬件AES加速器對(duì)于KNX網(wǎng)絡(luò)流量的加密。

接到每個(gè)數(shù)據(jù)幀后對(duì)非易失性存儲(chǔ)器的快速寫入降低了報(bào)文丟失的風(fēng)險(xiǎn)。

檢測(cè)到斷電時(shí)對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的低能耗存儲(chǔ)，保存了器件的當(dāng)前狀態(tài)。

以FRAM技術(shù)會(huì)產(chǎn)生巨大影響的恒溫器為例。即使目前市面上最基本的恒溫器也能讓用戶創(chuàng)建不同的溫度系統(tǒng)配置，以達(dá)到節(jié)能的目的。通過(guò)持續(xù)記錄用戶設(shè)置以及非易失性存儲(chǔ)器中最近的系統(tǒng)狀態(tài)，支持嵌入式FRAM技術(shù)的MSP430™ 微控制器能夠在斷電情況發(fā)生后有效地恢復(fù)正常運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)一個(gè)低能耗系統(tǒng)，并且保證用戶所處環(huán)境的舒適度。

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