1. 引 言
eib 是歐洲安裝匯流排的簡稱，這是一個1990 年誕生於歐洲的專用於建築裝置自動化控制的現場匯流排技術標準。誕生時eib 技術僅獲得7 家廠商的支援，到1999 年時會員單位已超過200 家，在歐洲同類產品市場上佔據了絕對的優勢地位[1]。然而隨著智慧家居在人們的生活中扮演著越來越重要的角色，可是在實際應用中因為缺乏規範、統一的行業標準，導致每個廠家的系統只能適應自己的標準，對於外來的產品相容性差，使得智慧家居系統的整合效能差。本文就是為了解決eib 系統與智慧家居系統裝置之間應用整合問題，從而提出了eib 閘道器的設計，實現複雜的eib 協議與簡單的自定義協議at-bus 的相互轉換。
2. eib 協議報文結構
進行 eib 閘道器的設計，瞭解eib 協議報文結構是非常重要的。eib 協議報文結構如下圖2-1 所示，通過此圖可以清晰看見eib 的報文結構包括：控制域，源地址，目的地址，長度，資料和校驗共六個部分組成。控制域：主要用來控制是否是重複報文，報文的優先順序等；源地址：指傳送報文的匯流排裝置的實體地址，在通常操作中沒有特殊意義；目的地址：匯流排裝置的實體地址或者物件的組地址；長度：此位元組最高位為目的地址型別選擇標誌，其後3bits 為路由計數器，每經過一個耦合器這個數就會減1，當減為0 時，報文丟棄，最後的4bits 表示資料單元的位元組長度；資料：包含傳送到總線上的資料單元，具體說明；校驗位元組：整個報文資料逐位的奇校驗。
下面通過一個具體例子來分析eib 協議報文，例如十六進位制格式的eib 協議報文：bc 1425 04 00 e1 00 81 16，通過分析可以知道：控制區域為bc，表示非重複報文，優先順序4；源地址為14 25；目標地址為04 00；長度位元組為e1，則說明目的地址為組地址，路由計數值為6，資料長度為1；資料為00 81，報文為無標號類報文，服務型別為寫入物件值，寫入的值為1，校驗位為16。因此本報文的意義是源地址為14 25 的匯流排裝置對組地址為04 00 的物件傳送開命令。
上面的例子是eib 的標準資料型別中的開關型別，接下來介紹兩個常用標準資料型別，開關型別和調光型別。
開關型別：開關型別資料只佔1bit，用來控制執行器的負載的開關，當值為“1”時，執行開的命令，當值為“0”時，執行關的命令，3. eib 協議外部通訊機制上面介紹了 eib 協議報文結構，下面介紹eib 協議外部通訊機制，這對eib 閘道器的設計也是至關重要的。由於匯流排訪問單元bau（bus access unit）的系統程式已經為外部應用定義了外部訊息介面emi(external message interface)，使使用者可以通過配置服務原語實現eib 閘道器對eib 各層的訪問。bau 通過外部介面pei(physical external interface)與eib 閘道器進行連線通訊，pei 的型別有很多種，為了方便此次設計中採用pei-16 型別。
3.1 pei-16 協議格式
pei-16 通訊是序列非同步的通訊方式，採用的是帶有硬體握手的全雙工傳輸，一共需要接收資料rxd，傳送資料txd，請求傳送rts，清空傳送cts 和地共五根線。pei-16 通訊引數為：波特率9600，8 為資料位，1 位停止位[4]，無校驗位。pei-16 訊息格式的報文含一個長度位元組，一個訊息程式碼位元組和使用者資料三個部分。其中長度位元組包含資料位元組長度資訊5bit 和長度位元組的偶校驗位1bit。訊息程式碼即為服務程式碼，常用服務程式碼見。
3.2 pei-16 協議描述
pei-16 協議的資料交換包含如下四個階段：
1) 通訊請求（硬體握手）2) 傳輸長度位元組（軟體握手）3) 資料交換4) 暫停（2 條訊息最小時間間隔3ms）下面給出pei-16 通訊時序圖：其中為bcu 閘道器接收資料時序圖，為eib閘道器傳送資料時序圖。
4. eib 閘道器總體設計
通過對 eib 系統的報文格式以及eib 的pei-16 訊息格式通訊時序進行了詳細的介紹，接著可以進行eib 閘道器的設計了。由於各個eib 廠家都提供一個rs232 通訊模組，此模組對外部的介面協議為pei-16，閘道器就利用此模組與eib 匯流排通訊。eib 閘道器的應用拓撲圖如圖4-1 所示，其中pc 可用來監視eib 匯流排資料。
4.1 硬體設計
eib 閘道器的硬體直接採用鴻格公司生產的i-7188 控制器模組，內部硬體結構如上圖4-2所示。
i-7188 模組採用美國amd 公司的80188 晶片，主頻為40mhz，內部有256k 的sram，512k 的flash rom，2k 的eeprom 和rtc 功能等。同時本模組還具有強大的通訊功能，具有四個串列埠，其中com1 為9 線串列埠，非常適合用來連線eib 的rs232 通訊模組，com2連線at-bus 匯流排，com3 連線pc，com4 為程式下載口。i-7188 配有minios7 嵌入式作業系統，極大提高系統的可靠性和執行的穩定性，同時給開發者提供了極為便利的開發環境和豐富的庫函式，給程式設計帶來極大方便[6]。因此採用此模組來構建eib 閘道器不僅可縮短設計時間和減少開發費用，而且可以降低技術風險便於提供更可靠的產品。
4.2 軟體設計
eib 閘道器主要進行at-bus 協議，eib 協議相互轉換及匯流排監視功能，在程式開始之前首先初始化串列埠，然後對eib 系統的rs232 模組進行配置，使其工作在資料鏈路層，因為工作在鏈路層，訊息簡單和功能靈活性較大，接下來就可以進行協議之間的相互轉換了。其軟體總體設計框圖如下圖4-3 所示。
4.2.1 pei-16 協議驅動設計
pei-16 協議驅動主要是完成eib 閘道器與eib 的rs232 通訊模組的通訊，一共包含兩個模組：傳送資料模組，接收資料模組，這兩個模組的資料處理流程分別。
4.2.2 eib 系統rs232 通訊模組配置設計為了將 rs232 通訊模組配置在資料鏈路層，必須使用pc_set_est 原語，它能直接訪問bau 的記憶體，進行工作層的設定，其pei-16 格式的鏈路層配置訊息如圖4-6所示。
4.2.3 eib 資料解析與封裝模組
當使 eib 的rs232 通訊模組工作在資料鏈路層上後，eib 閘道器就需要解析和封裝鏈路層資料。首先介紹如何解析eib 鏈路層資料，這裡將用到l_cation 服務原語，即能監測到eib 總線上的資料，假設某個開關按下，對應的燈被開啟，監測到所示資料：
通過分析可以發現，長度位元組為pei-16 協議的頭位元組，因為後面共有9 個位元組資料，故為0xa9；訊息程式碼0x49 為l_cation 原語服務程式碼；而使用者資料為標準eib 協議報文，可以對照前面分析進行參考，注意因為工作在鏈路層，故此報文不含校驗位。
下面介紹如何封裝eib 鏈路層資料，這裡將用到l_est 和l_irm 兩個服務原語，分別表示資料鏈路層傳送資料請求和鏈路層傳送資料反饋，兩者對應的訊息程式碼分別為0x11，0x4e。下面舉例分析，如控制組地址為0x0100 的燈關閉，只需傳送如圖4-8所示的格式的報文：
程式設計時先將eib-atbus 資料轉換關係表存於eib 閘道器中，當收到eib 匯流排資料後，首先根據訊息程式碼位元組判斷是匯流排監測還是報文反饋，如果是匯流排監測報文，根據使用者資料中的組地址查詢轉換關係表，檢視是否能找到對應的at-bus 資料，能則將at-bus 資料送到at-bus 的串列埠中進行傳送，不能則只將監測到的資料送到連線pc 的串列埠中。如果是報文反饋則通過pc 串列埠列印輸出，不做其他處理。
4.2.4 at-bus 資料解析與封裝
這兩個模組的設計比較簡單，當收到at-bus 的資料後，送到at-bus 解析模組，解析模組通過查尋轉換關係表分析進行何種型別轉換，如開關燈或者調光增減等，然後呼叫eib封裝函式進行封裝，然後送到eib 傳送緩衝即可。當收到eib 的資料時，eib 解析模組通過查詢轉換關係表分析進行何種轉換，然後呼叫at-bus 封裝模組進行資料封裝，接著送到at-bus 串列埠傳送緩衝區即可。
5. 結論
本文首先分析了研究 eib 協議報文格式以及eib 的外部通訊機制，然後採用鴻格i-7188模組，高效的實現了eib 協議到自定義串列埠協議at-bus 的轉換，為智慧家居中eib 系統與其他系統的聯動控制提供了方便，圖5-1 是eib 閘道器的一次具體應用，它實現了通過室內主機發送at-bus 協議給eib 閘道器從而控制eib 的燈光系統。
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