智能家居的主流通讯协议详细介绍

Rob_51b 2020-04-12 11271

电子说

1.3w人已加入

描述

智能家居内运用的几种主流通讯协议。目前行业内比较稳定成熟运用的主要为：Modbus通讯协议、KNX控制协议、BACnet智能建筑通信协议、LonWorks总线协议、CAN总线协议等。下面将针对做一一介绍。

一、Modbus协议

Modbus是莫迪康公司（现被施耐德电气 Schneider Electric收购）于1979年为使用可编程逻辑控制器（PLC）通信而发表。经过几十年的发展，Modbus已经成为工业领域通信协议的业界标准（De facto），在楼宇控制和智能家居行业被国内厂商广泛运用。

Modbus之所以对比其他通信协议能被众多厂商所接受，其主要原因在于：1.其协议本身是公开发表进行推广，没有相关版权限制；2.诞生时间较早，现场总线的技术运用使其设备对比传统电气更易于部署及维护；3.对研发厂商而言，研发成本低，厂商可针对自身产品特性修改Modbus寄存器内数据、字节长度。

目前MODBUS协议大致上包括Modbus RTU、Modbus ASCII、ModbusTCP三种通讯模式。前两种通常情况下物理接口采用的是RS232、Rs485串行通讯接口，而我们口头上经常会误说成RS485协议，通常情况下就指的是ModbusRTU或ASCII通讯模式，其标志就是在物理层接口我们会看到“A、B”接口。而TCP通讯模式则顾名思义采用的是以太网接口以进行数据传输。

下面以Modbus RTU为例，介绍下其下大致的的工作原理。

我们通常接受处理相关设备时，相应厂家会提供协议资料。其中有各种执行和反馈数据。Modbus的ASCII、RTU协议规定了消息、数据的结构、命令和就答的方式，数据通讯则采用Maser/Slave方式（客户端和服务端，以主从机子的方式进行数据处理），主机那么当收到对应的信息处理后，从机就执行相应的动作。RTU和ASCII通常还需要对数据进行校验，除有奇偶校验外，ASCII模式采用LRC校验，RTU模式采用16位CRC校验，TCP则没有规定。

例如协议资料中一条MODBUS-RTU报文：01 03 00 01 00 17 54 04。我们详细分析下这条报文数据每个字符代表着什么：

01表示从机的地址码，每个从机都会单独对应一个地址码，类似于身份证一样，一条总线上每个设备都单独对应，这样就能够对应处理主机的数据指令。

03表示设备的功能码，每个功能码具体功能通常与Modbus中各数据类型相对应。modbus协议最开始是用来解决PLC的通信协议问题的，主要用于输入输出数字量信号以及模拟量信号，其数据类型大致可分为：Discrete Input（R），Coil（R/W），Input Resiter（R）和Holding Resiter（R/W）。那么比如03（读功能）功能码是对应HR保持寄存器。

00 01就是指的是寄存器中的数据地址位（高低位）。

00 17就是表示传输的数据内容，具体要执行的动作或者反馈的状态。

54 04则是Modbus中的16位CRC校验，目前可以利用相关校验工具对整个报文进行校验，作用是对传输数据进行校验是否正确。

经过上面简单介绍，这段数据报文就是其含义就是表示读取从机地址为01的中保持寄存中00 01地址中数据00 17的状态。00 17就是根据厂家自己定义自己产品的数据内容，03所读状态也由厂家来定义。

Mobus协议因其研发成本较低，没用相应专利权限所制约，编写灵活，能适用于自身产品特性，在中国被广大的通讯设备研发生产厂家所使用，也被众多智能建筑家居行业作为优选对象，当然任何事情有利也有弊。那么在智能家居行业中其弊端在于：

1、其数据通讯则采用的Maser/Slave方式，主机需要处理各类输入输出设备的执行动作和状态反馈，对主机的运行处理能力提出了较高的要求，从机执行需要主机进行指令要求和及时的状态反馈。所以当实际现场出线布置不合理和主机设备出现问题时，数据出现丢包现象甚至是设备不受控制情况就会随之发生。

2、由于Modbus的数据内容定义的自主性，厂商根据自己产品特性来指定属于自己的协议内容。虽然Modbus是标准的通讯协议，但是在实际项目运用中，项目方和用户在兼容上需要耗费相当大的时间针对主机收发各类产品数据做繁琐的对接工作，主机上也需要针对系统中不同品牌产品增加对应的物理串行接口，从而也增加成本和系统的不稳定性。换言之，在不必要的情况下，有很少的工程商和用户会每次针对项目上采用的不同产品都不厌其烦的进行对接，都会优先选用自家品牌的产品，这就大大折扣了Modbus协议的智能家居系统的兼容性。

那么根据以上所述，由于不同于其他家装电气产品，智能家居的产品需要有一定技术能力的人员去安装调试维护。而Modbus协议类的智能家居产品也基本只有厂家和其经销商的人员才熟知自身的产品特性。所以作为消费者，在选用采用该类协议的智能家居产品时，在考据价格成本的同时，应当首先应当考虑其品牌是否可靠，品牌厂家是否在市场中竞争力。目前国内智能家居行业厂家众多，竞争激烈。作为从业者，本人建议消费者在面对新兴智能家居品牌特别是总线类产品时，在合理预算范围内应当谨慎选择。

打开APP阅读更多精彩内容