BACnet Ethernet与BACnet IP网关的设计与实现

虽然 ＩＳ０８８０２ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ协议的字节报文较短 ，通 信效率较高 ，但是在软件上 的实现需要单独的驱动程 序才能支持 ，即必须用 ＢＡＣｎｅｔ Ｅｔｈｅｍｅｔ网络设备配套 的软件 ，或者掌握较复杂的 Ｅｔｈｅｒｎｅｔ协议的驱动技术。 而且即使掌握了驱动技术 ，由于基于这种驱动技术开 发 出的软件 在运 行 时必 须 带 有这 种 驱 动 文件 ，给软 件
收稿 日期 ：２０１ｌ一０６—０１ 基 金 项 目：北 京 市 教 育 委 员会 科 技 发展 资 助 项 目（ＫＭ２０１０ １ １４１７０１４） 作者简介 ：李春 旺（１９７２一 ），男 ，天 津武清人 ，硕 士，副教授 ，副 主任 ，主要研 究方 向为建 筑设备 自动化 ；田沛哲 （１９７３一 ），女 ， 硕 士 ，讲 师 ；吴 义 民 （１９６５一 ），女 ，硕 士 ，讲 师 ；王 浩 宇 （１９８１一 ）， 女 ，讲 师 ，博 士研 究生。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｅｄ ａｔ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＢＡＣｎｅｔ（ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏＩ ｎｅｔｗｏｒｋｓ） Ｅｔｈｅｒｎｅｔ ｄｒｉｖｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａ ｇａｔｅｗａｙ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ ＢＡＣｎｅｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ ａｎｄ ＢＡＣｎｅｔ ＩＰ．Ｔｈｅ ｂｉ—ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｐａｒｓｉｎｇ ａｎｄ
ｒｅ—ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ＢＡＣｎｅｔ ＩＰ ｍ ｅｓｓａｇｅ ａｎｄ ＢＡＣｎｅｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ ｍｅｓｓａｇｅ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ａ ｃｅｎｔｒａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍ ｉｃｒｏ－ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ ＬＭ ３￥６９ １ １＋ ，ｆｕｌｆｉｌｌｉｎｇ ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ＢＡＣｎｅｔ ａｎｄ ＩＰ ｃｏｍ ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ．Ｔｈｕｓ，ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｎｅｗ ｗａｙ ｆｏ ｒ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｅｆｉ— ｃｉｅｎｔ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ａｄｖａｎｃｅｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｉｎ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａｕｔｏｍ ａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ． Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＢＡＣｎｅｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ；ＢＡＣｎｅｔ ＩＰ；ｍ ｅｓｓａｇｅ ｐａｒｓｉｎｇ ａｎｄ ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ；ｇａｔｅｗａｙ
和互操 作 ，具有很 强 的工程应 用 价值 。
１ ＢＡＣｎｅｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ与 ＢＡＣｎｅｔ ＩＰ网关 的 可 行 性
１．１ ＢＡＣｎｅｔ协 议 的结构 根据控制信 息报 文短小 、实时性要求高的特征，
ＢＡＣｎｅｔ建立了包含 ４个层次的简化折叠式体系结构 ， 相 当于 ＯＳＩ模型 中的物 理层 、数据链 路 层 、网络 层 和应 用层。图 １所对应于 ＯＳＩ的数据链路层和物理层提供 了 ５种 选 择 ，其 中选 择 ｌ是 由 ＩＳ０８８０２ Ｔｙｐｅ ｌ定 义 的 逻 辑连 接控 制协议 ，与 ＩＳ０８８０２媒体 访 问控制 ＭＡＣ和 物 理 层 协 议 组 合 在 一 起 。ＩＳＯ８８０２是 熟 知 的 Ｅｔｈｅｍｅｔ 协 议 的 国际标 准 版 本 ，ＩＳＯ８８０２ Ｔｙｐｅ １只 提 供 未 知 的 无 连接 服务 … 。
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｉｍ ｐｌｅｍ ｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ＢＡＣｎｅｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ ａｎｄ ＢＡＣｎｅｔ ＩＰ Ｇａｔｅｗ ａｙ
ＬＩ Ｃｈｕｎ－ｗａｎｇ，ＴＩＡＮ Ｐｅｉ—ｚｈｅ，Ｗ Ｕ Ｙｉ—ｍｉｎ，Ｗ ＡＮＧ Ｈａｏ—ｙｕ （Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１０００２３，Ｃｈｉｎａ）
ＢＡＣｎｅｔ协议 是 针 对 楼 宇 自控 网 络协 议 领 域 的 唯 一 ＩＳＯ标准 （ＩＳＯ１６４８４．５），几 十家 著 名 公 司开 发 了楼 宇 自动化产 品 ，在 工程 中得 到 了十分 广 泛 的应 用 。但 在应用中还存在 以下“瓶颈 ”问题 ：① ＢＡＣｎｅｔ控制 网 络 与 ＩＰ网络之 间 必 须采 用 昂贵 的厂 家 专有 的路 由器 连接 ；② 受到产品厂家 的控制组件库 限制 ，先进算法 无法与产品融合 ；③ 只能通过工作站监视系统状态 ， 运 行 和调试 效 率较 低 。为 解 决 上述 问题 ，本 文在 研 究 ＢＡＣｎｅｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ与 ＢＡＣｎｅｔ ＩＰ协 议 的 基 础 上 ，研 制 了 一 种低 成本 的 网关 ，采 用 大容量 单 片机 系统 实现 ＢＡＣ— ｎｅｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ与 ＢＡＣｎｅｔ ＩＰ的 报 文 转 换 。实 验 测 试 表 明，完全实现 了 ＢＡＣｎｅｔ和 ＩＰ通信协议之间的互通信
ＢＡＣｎｅｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ与 ＢＡＣｎｅｔ ＩＰ网 关的设计 与 实现
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ＢＡＣｎｅｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ与 ＢＡＣｎｅ，王浩宇
（北京联合 大学 生物化 学工程学院 ，北京 １０００２３）
摘 要 ：针 对 ＢＡＣｎｅｔ Ｅｔｈｅｍｅｔ驱 动技 术的应 用局 限性 ，设计 了一种 ＢＡＣｎｅｔ ＩＰ和 ＢＡＣｎｅｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ网关。通 过基 于微 处理 电路 ＬＭ３￥６９１１ ４－的核 心控制 单 元 完成 ＢＡＣｎｅｔ ＩＰ报 文和 ＢＡＣｎｅｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ报 文的 双 向解 析 与重新 封装 运算 ，实现 了 ＢＡＣｎｅｔ和 ＩＰ通信 协议之 间的互通 信和 互操作 ，为楼 宇 自动化 系统 的 高效便 捷 管理 和 先进优 化 算 法嵌 入楼 宇 自动化 系统提 供 了新 的途径 。 关键 词 ：ＢＡＣｎｅｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ；ＢＡＣｎｅｔ ＩＰ；报 文 解析 与封装 ；网关 中 图分 类 号 ：ＴＰ３９３ 文 献标 识码 ：Ａ 文章 编号 ：１０００—８８２９（２０１２）０５—０ｌ１３—０５