1.引言
eib是欧洲安装总线的简称，这是一个1990年诞生于欧洲的专用于建筑设备自动化控制的现场总线技术标准。诞生时eib技术仅获得7家厂商的支持，到1999年时会员单位已超过200家，在欧洲同类产品市场上占据了绝对的优势地位。然而随着智能家居在人们的生活中扮演着越来越重要的角色，可是在实际应用中因为缺乏规范、统一的行业标准，导致每个厂家的系统只能适应自己的标准，对于外来的产品兼容性差，使得智能家居系统的集成性能差。本文就是为了解决eib系统与智能家居系统设备之间应用集成问题，从而提出了eib网关的设计，实现复杂的eib协议与简单的自定义协议at-bus的相互转换。

　　协议报文结构
进行eib网关的设计，了解eib协议报文结构是非常重要的。eib协议报文结构如下图2-1所示，通过此图可以清晰看见eib的报文结构包括：控制域，源地址，目的地址，长度，数据和校验共六个部分组成。控制域：主要用来控制是否是重复报文，报文的优先级等；源地址：指发送报文的总线设备的物理地址，在通常操作中没有特殊意义；目的地址：总线设备的物理地址或者对象的组地址；长度：此字节最高位为目的地址类型选择标志，其后3bits为路由计数器，每经过一个耦合器这个数就会减1，当减为0时，报文丢弃，最后的4bits表示数据单元的字节长度；数据：包含传送到总线上的数据单元，具体说明；校验字节：整个报文数据逐位的奇校验。

　　下面通过一个具体例子来分析eib协议报文，例如十六进制格式的eib协议报文：bc14250400e1008116，通过分析可以知道：控制区域为bc，表示非重复报文，优先级4；源地址为1425；目标地址为0400；长度字节为e1，则说明目的地址为组地址，路由计数值为6，数据长度为1；数据为0081，报文为无标号类报文，服务类型为写入对象值，写入的值为1，校验位为16。因此本报文的意义是源地址为1425的总线设备对组地址为0400的对象发送开命令。

　　上面的例子是eib的标准数据类型中的开关类型，接下来介绍两个常用标准数据类型，开关类型和调光类型。

　　开关类型：开关类型数据只占1bit，用来控制执行器的负载的开关，当值为“1”时，执行开的命令，当值为“0”时，执行关的命令，协议外部通信机制上面介绍了eib协议报文结构，下面介绍eib协议外部通信机制，这对eib网关的设计也是至关重要的。由于总线访问单元bau（busaccessunit）的系统程序已经为外部应用定义了外部消息接口emi(externalmessageinterface)，使用户可以通过配置服务原语实现eib网关对eib各层的访问。bau通过外部接口pei(physicalexternalinterface)与eib网关进行连接通信，pei的类型有很多种，为了方便此次设计中采用pei-16类型。

　　pei-16协议格式
pei-16通讯是串行异步的通信方式，采用的是带有硬件握手的全双工传输，一共需要接收数据rxd，发送数据txd，请求发送rts，清空发送cts和地共五根线。pei-16通信参数为：波特率9600，8为数据位，1位停止位，无校验位。pei-16消息格式的报文含一个长度字节，一个消息代码字节和用户数据三个部分。其中长度字节包含数据字节长度信息5bit和长度字节的偶校验位1bit。消息代码即为服务代码，常用服务代码见。共3页，当前第1页123

　　pei-16协议描述
pei-16协议的数据交换包含如下四个阶段：

　　1)通信请求（硬件握手）2)传输长度字节（软件握手）3)数据交换4)暂停（2条消息最小时间间隔3ms）下面给出pei-16通信时序图：其中为bcu网关接收数据时序图，为eib网关发送数据时序图。

　　网关总体设计
通过对eib系统的报文格式以及eib的pei-16消息格式通信时序进行了详细的介绍，接着可以进行eib网关的设计了。由于各个eib厂家都提供一个rs232通讯模块，此模块对外部的接口协议为pei-16，网关就利用此模块与eib总线通信。eib网关的应用拓扑图如图4-1所示，其中pc可用来监视eib总线数据。

　　硬件设计
eib网关的硬件直接采用鸿格公司生产的i-7188控制器模块，内部硬件结构如上图4-2所示。

　　i-7188模块采用美国amd公司的80188芯片，主频为40mhz，内部有256k的sram，512k的flashrom，2k的eeprom和rtc功能等。同时本模块还具有强大的通信功能，具有四个串口，其中com1为9线串口，非常适合用来连接eib的rs232通讯模块，com2连接at-bus总线，com3连接pc，com4为程序下载口。i-7188配有minios7嵌入式操作系统，极大提高系统的可靠性和运行的稳定性，同时给开发者提供了极为便利的开发环境和丰富的库函数，给编程带来极大方便。因此采用此模块来构建eib网关不仅可缩短设计时间和减少开发费用，而且可以降低技术风险便于提供更可靠的产品。

　　软件设计
eib网关主要进行at-bus协议，eib协议相互转换及总线监视功能，在程序开始之前首先初始化串口，然后对eib系统的rs232模块进行配置，使其工作在数据链路层，因为工作在链路层，消息简单和功能灵活性较大，接下来就可以进行协议之间的相互转换了。其软件总体设计框图如下图4-3所示。

　　pei-16协议驱动设计
pei-16协议驱动主要是完成eib网关与eib的rs232通信模块的通信，一共包含两个模块：发送数据模块，接收数据模块，这两个模块的数据处理流程分别。

　　eib系统rs232通信模块配置设计为了将rs232通信模块配置在数据链路层，必须使用原语，它能直接访问bau的内存，进行工作层的设置，其pei-16格式的链路层配置消息如图4-6所示。

　　eib数据解析与封装模块
当使eib的rs232通信模块工作在数据链路层上后，eib网关就需要解析和封装链路层数据。首先介绍如何解析eib链路层数据，这里将用到服务原语，即能监测到eib总线上的数据，假设某个开关按下，对应的灯被打开，监测到所示数据：

　　通过分析可以发现，长度字节为pei-16协议的头字节，因为后面共有9个字节数据，故为0xa9；消息代码0x49为原语服务代码；而用户数据为标准eib协议报文，可以对照前面分析进行参考，注意因为工作在链路层，故此报文不含校验位。

　　下面介绍如何封装eib链路层数据，这里将用到和两个服务原语，分别表示数据链路层发送数据请求和链路层发送数据反馈，两者对应的消息代码分别为0x11，0x4e。下面举例分析，如控制组地址为0x0100的灯关闭，只需发送如图4-8所示的格式的报文：共3页，当前第2页123