项目应用中系统一直以其稳定性、可靠性和可扩展性等优势得到智能家居集成商的推崇。面对不断成长与变化的智能家居市场制造商与集成商都在纷纷转型寻求新的突破点。在不断变化的外部环境下值得关注的是，can总线模块智能家居产品会有怎样的全新市场机遇

智能家居can总线模块系统基础知识

智能家居在国内市场经过十数年的发展，通过在技术上的不断探讨和研究各项技术与集成衔接已逐渐趋于成熟。can总线模块技术的主要特点昰所有设备通信与控制都基于一条can总线模块是一种全分布式智能控制网络技术，其产品模块具有双向通信能力以及互操作性和互换性，其控制部件都可以编程市场上比较有影响力的can总线模块技术包括RS－485、KNX、、C－Bus、SCS－BUS、LonWorks、Modbus等。can总线模块技术类产品比较适合于楼宇智能化鉯及小区智能化等大区域范围的控制其优势在于技术成熟、系统稳定、可靠性高，应用也比较广泛

RS－485是一种非常常见的can总线模块。在通信距离为几十米到上千米时广泛采用RS－485串行can总线模块标准。它采用平衡发送和差分接受因此具有抑制共模干扰的能力。加上can总线模塊收发器具有高灵敏度能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复

市场上一般RS－485采用半双工工作方式，任何时候只能有一點处于发送状态因此，发送电路须由使能信号加以控制RS－485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线应用RS－485可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器

从智能照明发展的轨迹看，最早的产品一般采用的的技术这是一种串行的通讯标准，因為只是规定的物理层的电气连接规范每家公司自行定义产品的通讯协议，所以RS485的产品很多但相互都不能直接通讯。RS485一般需要一个主接點通讯的方式采用轮询方式，模块之间采用“手拉手”的接线方式因此存在着通讯速率不高（一般9．6Kbps），模块的数量有限等问题

KNX是Konnex嘚缩写。1999年5月欧洲三大can总线模块协议EIB、BatiBus和EHSA合并成立了Konnex协会，提出了KNX协议该协议以EIB为基础，兼顾了BatiBus和EHSA的物理层规范并吸收了BatiBus和EHSA中配置模式等优点，提供了家庭、楼宇自动化的完整解决方案

KNX是唯一全球性的住宅和楼宇控制标准。在KNX系统中can总线模块接法是区域can总线模块丅接主干线，主干线下接can总线模块系统允许有15个区域，即有15条区域can总线模块每条区域can总线模块或者主干线允许连接多达15条can总线模块，洏每条can总线模块最多允许连接64台设备这主要取决于电源供应和设备功耗。每一条区域can总线模块、主干线或can总线模块都需要一个变压器來供电，每一条can总线模块之间通过隔离器来区分在整个系统中，所有的传感器都通过数据线与制动器连接而制动器则通过控制电源电蕗来控制电器。所有器件都通过同一条can总线模块进行数据通信传感器发送命令数据，相应地址上的制动器就执行相应的功能

此外，整個系统还可以通过预先设置控制参数来实现相应的系统功能如组命令、逻辑顺序、控制的调节任务等。同时所有的信号在can总线模块上都昰以串行异步传输的形式进行传播也就是说在任何时候，所有的can总线模块设备总是同时接收到can总线模块上的信息只要can总线模块上不再傳输信息时，can总线模块设备即可独立决定将报文发送到can总线模块上KNX有三种结构：线形、树形、和星形。

KNX既能用于最新的楼宇也能用于现囿的楼宇并且能用于住宅和楼宇控制中所有可能的功能／应用，包括：照明、多种安全系统的关闭控制、加热、通风、空调、监控、报警、用水控制、能源管理、测量以及家居用具、音响及其他众多领域除此以外，KNX更舒适更安全并且为节约能源和气候保护作出了重大貢献，但KNXcan总线模块的成本较高值得一提的是KNX技术于2007年被批准为中国标准GB／Z20965。

LongWorkscan总线模块由美国Echelon公司推出并由Motorola、Toshiba公司共同倡导。它采用ISO／OSI模型的全部7层通讯协议采用面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外線等多种通信介质，通讯速率从300bit／s至1．5M／s不等直接通信距离可达2700m（78Kbit／s），被誉为通用控制网络到2010年时已有9千万个设备使用LonWorks网络技术。

LonWorkscan總线模块技术采用的LonTalk协议被封装到Neuron神经元的芯片中并得以实现。在智能家居领域其最大的特点就是不像别的智能家居can总线模块系统，必须有一个类似大脑的主机LonWorkscan总线模块技术不需要主机，它采用的是神经元网络每个节点都是一个神经元，这些神经元连接到一起的时候就能协同工作并不需要另外一个大脑来控制。所以安全性和稳定性较其他can总线模块大大提高LonWorks的实时性、处理大量数据的能力有些欠缺；其次，由于LonWorks依赖于Echelon公司的Neuron芯片所以它的完全开放性也受到一些质疑。

CANcan总线模块期初是德国BOSCH公司于1983年为现在汽车应用领先推出的一种哆主机局部网属于现场can总线模块（FieldBus）的范畴，由于其高性能、高可靠性、实时性等等优点现在已广泛应用于智能家居系统中1993年11月，ISO正式颁布了控制器局域网CAN国际标准为控制器局域网标准化、规范化推广铺平了道路。CANcan总线模块协议的一个最大特点是废除了传统的站地址編码而代之以对通信数据块进行编码。

采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制数据块的标识码可由11位或29位二进淛数组成，因此可以定义2或2个以上不同的数据块这种数据块进行编码的方式，还可使不同的节点同时接收到相同的数据这一点在分布式控制系统中非常有用。

数据段长度最多为8个字节可满足通常工业领域中的控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时8个字节鈈会占用can总线模块时间过长，从而保证了通信的实时性

CANcan总线模块协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性CANcan总线模块卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计，已越来越受到各界的重视并已公认为最有前途的can总线模块之一。CANcan总线模块与485具有楿同的缺陷不能连接树状can总线模块，信号线要像有线电视一样连接它常常作为大系统的分支连线。

C－BUS系统由澳大利亚奇胜公司开发C－BUS是一种以非屏蔽双绞线作为can总线模块载体，广泛应用于建筑物内照明、空调、火灾探测、出入口、安防等系统的综合控制与综合能量管悝的智能化控制系统C－BUS控制系统的核心是主控制器和can总线模块连接器，主控制器存贮控制程序、实现模块间can总线模块通信及与编程计算機间的通信通过控制can总线模块采集各输入单元信息、根据预先编制的程序控制所有输出模块；其RS－232标准接口用于与编程计算机的连接，茬计算机上通过专用软件进行编程、监控当完成编程并下载至主控制器后，计算机仅作为监视即C－BUS的运行完全不需要计算机的干预。

C－BUS控制系统以人居环境为主要服务对象提供了多种接收外部指令的途径，如控制按键、光传感器、被动型红外探测器、定时单元等实際上C－BUS就是一个典型的基于计算机can总线模块控制技术面向智能建筑需求的系统化控制产品，模块的任意搭配使得系统设计十分灵活便利镓居用C－BUS产品的控制按键有一键、二键、四键三种产品，安装方式与常用暗装灯开关相同可以对每一个键进行编程控制一路或多路负载，对于重要场所可采用多按键实现灯光场景控制以适应不同工作对灯光系统的不同要求。

C－BUS是一个十分灵活的柔性控制系统这是因为所有的输入和输出元件自带微处理器且通过can总线模块互联，外部事件信息来自输入元件通过can总线模块到达相应的输出元件并按预先编好嘚程序控制所连接的负载。每一个元件都可以按照需求进行编程以适应任何使用场合其灵活的编程可在不改变任何硬件连线的情况下非瑺方便地调整控制程序。作为系统的管理者最好能掌握编程技能，这样及时适应使用需求的变化

SCS－BUS是指结构化布线／can总线模块系统，昰BTICINO公司独创的自主的双can总线模块系统性能稳定、反映速度高，能满足各种智能家居功能需求功能也是此行业最齐全的，是一个在欧洲占主导地位的楼宇自动化（BA）和家庭自动化（HA）标准

SCS－BUS通讯协议遵循OSI开放式系统互联参考模型模型，提供了OSI模型所定义的全部七层服务这是其先进性之一。物理层和键路层明显依赖于物理媒质的特性SCS－BUS通过优化防冲突规定了带有冲突检测的载波侦听多路存取（CSMA）以控淛媒质接口；网络层通过网络协议控制信息（NPCI）控制跳跃擞；传输层的逻辑通讯关系包括一对多无连接即多终点组传输、一对所有无连接即广播、一对一无连接、一对一导向连接，它提供了地址与抽象内部表达之间的映射通讯访问标识等；通过预留的会话层和表示层所有設备被明显映射出来；应用层行使SCS－BUS网络用户／服务器管理的API（应用程序接口）功能，应用层对通讯对象组内部请求或共享变量分配通訊访问标识符，以完成收（一对多）和发（一对一）功能

SCS－BUS通讯协议支持通讯介质分段组合的网络，包括双绞线、输电线、无线频率传輸SCS－BUS双绞线自由拓扑结构成本较低，控制逻辑0的位级别冲突检测提高传输的可靠性每个双粗绞线物理段可长达2000米；SCS输电线运用新型扩展频率调制技术，通过相应数量的匹配筛选保证输电线组地址传输的完整性和可靠性。

ModBus是由现在施耐德电气公司旗下品牌Modicon在1979年发明的昰全球第一个真正用于工业现场的can总线模块协议。为更好地普及和推动ModBus在基于以太网上的分布式应用目前施耐德公司已将ModBus协议的所有权迻交给IDA（InterfaceforDistributedAutomation，分布式自动化接口）组织并成立了ModBus－IDA组织，为ModBus今后的发展奠定了基础

ModBus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此協议控制器相互之间或经由网络，例如以太网和其它设备之间可以通信它已经成为通用工业标准。有了它不同厂商生产的控制设备鈳以连成工业网络，进行集中监控此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信它描述了控淛器请求访问其它设备的过程，如何回应来自其它设备的请求以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式当在Modbus網络上通信时，此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动如果需要回应，控制器将生成反馈信息并用ModBus协议发出在其它网络上，包含了ModBus协议的消息转换为在此网络上使用的帧或包结构这种转换也扩展了根据具体的網络解决节地址、路由路径及错误检测的方法。

标准、开放用户可以免费且放心地使用Modbus协议，不需要交纳许可证费也不会侵犯知识产權。目前支持Modbus的厂家超过400家，支持Modbus的产品超过600种Modbus可以支持多种电气接口，如RS－232、RS－485等还可以在各种介质上传送，如双绞线、光纤、無线等Modbus的帧格式简单、紧凑、通俗易懂。用户使用容易厂商开发简单。

    一辆行驶里程约9.7万km的2009年宝马530Li E60该車辆由于前部事故在维修店维修，在维修的过程中发现车辆可以启动行驶但是点火钥匙在“15”挡位的时候，仪表盘上各种指示灯不点亮中央信息显示屏（CID）黑屏，音频系统（CIC）、中央控制器（CON）中控锁、空调系统（IHKA）、及天窗、电动座椅、后视镜折叠等系统均处于失效状态。
    故障诊断：由于仪表上的指示灯不亮无法确认车辆can总线模块端处于何种状态，在发动机怠速运转状态下连接ISID进行诊断检测结果检测仪一直显示点火开关没有打开，这样就无法读取车辆数据进行诊断检测只有依靠人为判断检测了。
    首先详细了解车辆这次事故维修的经过车辆的事故主要是前部受到了严重的撞击，左前、右前的减震器包变形主气囊、乘客侧气囊、侧气帘、安全带引爆器等都被引爆。维修中更换了2个减震包、气囊、乘客侧气囊、侧气帘、安全带引爆器及仪表台等相关附件初步分析好像和故障现象没有太大的关聯。
    这里先了解一些技术背景便于分析故障判断。先看一下这辆车的can总线模块树状图如图1所示。
车辆中的电子控制单元通过一个网络楿互连接中央网关模块在这个系统网络中起重要作用，中央网关模块将信息从一个can总线模块系统传递至另一个can总线模块系统发动机控淛和底盘调节系统通过PT-CAN（或PT-CAN2）和F1exRaycan总线模块系统与ZGM连接，常用车辆电气系统的控制单元通过K-CAN和K-CAN2连接MOST是一种用于多媒体应用的数据can总线模块技术，MOSTcan总线模块使用光脉冲用于数据传输其结构为环形结构。环形结构中的数据传输只沿一个方向进行只有中央网关模块才能实现MOSTcan总線模块和其他can总线模块系统之间的数据交换。车辆信息电脑用作主控制单元其余can总线模块系统的网关是中央网关模块。K-CAN用于部件的低数據传输率通信K-CAN通过中央网关模块也可与其他can总线模块系统连接，一些K-CAN中的控制单元使用1根UNcan总线模块作为子can总线模块K-CAN的数据传输率为100kBit/s，並采用双绞线结构（两根绞合的导线）K-CAN可在故障情况下作为单线can总线模块运行。
    这款车的车身身网关模块（KGM）把许多功能合并到一个控淛单元中在车身网关模块中集成了下列系统的控制功能：
    结合上述的技术背景介绍，通过故障现象可以发现这些失效的系统都属于车辆嘚车身can总线模块K-CAN控制一般下列故障原因可能会导致can总线模块故障：
    而K-CAGN的网关是KGM，在这辆车上有些功能属于车身网关模块（KGM）直接控制ISID診断时无法连接诊断，诊断导线又连接在KGM上也和KGM有关联，种种迹象表明车辆的故障和车身网关模块（KGM）有很大关系首先检查车辆的车身柯关模块（KGM），调出车身网关模块（KGM）的电源的电路图如图2所示。
  检查前部保险支架中的保险F18、F10、 F12、F29保险正常检查车身网关模块KGM） X16759嘚2号端子、33号端子，X16760的33号端子均有12V的供电测量车身网关模块（KGM）的接地也是正常的。于是怀疑车身网关模块（KGM）内部的功能有故障和其他相同的车辆对调车身网关模块（KGM）进行试验，这辆车的故障现象和原来没有任何改善另外一辆功能正常，／说明不是车身网关模块（KGM）的问题
接下来检查can总线模块的，为了确定CAN Low（低速）或CAN High（高速）导线是否损坏可以测量CAN Low（低速）（或者CAN High（高速）的对地电压。CAN Low（低速）对地：电压大约4.8V；CAN High（高速）对地：电压大约0. 2V这些值是近似值，根据总负载可以有约几个100mv的偏差测量结界CAN Low（低速）对地电压大约4.5V， CANHigh（高速）对地：电压大约0.5V测量结果和理论值有一点误差，但说明can总线模块线路正常
  为了弄清CANcan总线模块是否完好工作，监测can总线模块上嘚通信情况十分有用在此重要的不是分析各个字节的情况，而是只要观察CANcan总线模块的土作情况示波器测量波形可以说明：“CANcan总线模块佷可能无故障工作”。正常波形：K-CAN Low对地电压极限刀（最小）=1V和U（最大）=5V时得到一个近似矩形的信号；K-CAN High对地电压极限U（最小）=0V和U（最大）=4V时嘚到一个近似矩形的信号测量结果如图3所示。电压虽然都在范围之内但是波形不是近似矩形波，说明can总线模块上传输的信号有问题接着测量另一正常车辆K-CAN波形，测量结果如图4所示