KNX 协议完整整理（嵌入式 / 楼宇实战版）
一、协议基础
KNX（Konnex）：楼宇 / 家居自动化的国际开放标准（ISO/IEC 14543、GB/Z 20965），前身为 EIB/BatiBus/EHS。
- 定位：全能型分布式总线（照明、暖通、窗帘、安防、能源）
- 架构：无主机分布式，每个设备自治、对等通信
- 速率：TP 双绞线9600bps
- 容量：最大57375 设备（15 域 ×15 线 ×256 设备）
二、协议栈（5 层精简 OSI）
1. 物理层（PHY）
- 介质：
- TP1（双绞线）：最常用，29V 供电 + 通信复用，两线无极性
- PL110（电力线）、RF（868MHz）、KNXnet/IP（以太网）
- 电气：
- 差分信号、曼彻斯特编码
- 单段最长1000m，64 设备 / 段
2. 数据链路层（MAC）
- CSMA/CA 冲突避免（先侦听后发送）
- 4 级优先级：系统 > 报警 > 普通 > 低
- 帧结构：
- 控制 + 源地址 + 目标地址 + 数据 + 校验（CRC）
- 重传机制，可靠性高
3. 网络层（路由）
- 物理地址（PA）：区域。线路。设备（如 1.2.15）
- 唯一、固定、标识拓扑位置
- 组地址（GA）：主 / 中 / 子（如 1/2/3）
- 功能寻址、一对多、发布 / 订阅
- 线路耦合器：跨网段路由、流量过滤
4. 传输层
- 4 种模式：
- 点到点（有 / 无连接）、广播、组播
- 帧计数 FCB、确认、重传
5. 应用层
- 组对象（Group Object）：设备对外接口
- DPT（数据点类型）：标准化语义（开关 1.001、调光 5.001、温度 9.001）
- ETS 软件：唯一官方配置工具
三、网络拓扑（三级树形）
- Line（线路）：最小单元，≤64 设备、≤1000m
- Area（区域）：15 条线路 → 线路耦合器 → 主线
- Backbone（骨干）：15 个区域 → 骨干耦合器 / IP 路由
四、寻址（核心）
1. 物理地址（PA）
格式：区域(4bit) . 线路(4bit) . 设备(8bit)
- 例：
2.3.10→ 2 区 3 线 10 号设备 - 用途：设备配置、诊断、点对点
2. 组地址（GA）（推荐三级）
格式：主组(5bit) / 中间组(3bit) / 子组(8bit)
- 例：
1/2/3→ 1 楼 / 2 区 / 3 号照明 - 用途：功能控制（开关、调光、场景）
五、通信机制
- 事件驱动：传感器主动发报文
- 组播优先：一个命令控制同组所有设备
- 双向：可读状态、故障、参数
六、KNX vs DALI（关键对照）
KNX
- 全能楼宇总线
- 分布式对等
- 9600bps
- 64～5 万设备
- TP/RF/IP
- 照明 + 暖通 + 窗帘 + 安防
DALI
- 专用照明协议
- 主从（1 主 64 从）
- 1200bps
- 单总线 64 设备
- 两线无极性
- 仅照明（调光 / 场景 / 反馈）
实战关系：KNX 为主系统，DALI 作照明子系统，用网关对接
七、实战要点
- 设备：电源（640mA）、耦合器、中继器、传感器 / 执行器
- 布线：两芯屏蔽、红黑、无极性、远离强电
- 开发：
- 用 TP-UART/PHY 芯片（如 TPUART2、NCN5153）
- 栈：开源栈（knxd、Calimero）或厂商 SDK
- 组对象 + DPT 是互操作关键
八、适用场景
- 高端住宅、酒店、办公、医院、机场、大型商业
- 要求多系统统一、稳定、跨厂商、长寿命的项目