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Diploma thesis Konnex scientific conference 2004 |
On this page you can explore all my KNX/EIB related work. Currently this is a paper presented at the Konnex scientific conference 2004 in the scope of a practical course and my diploma thesis finished in november 2005. Der Einsatz von Heim- und Gebäudeautomatisierungssystemen ermöglicht gesteigerten Komfort, erhöhte Sicherheit und niedrigere Betriebskosten. Solche Systeme folgen heute in der Regel einem hierarchischen verteilten Ansatz. Während Automationsnetzwerke intelligente Sensoren und Aktuatoren verbinden, stellt ein Backbone die notwendige Infrastruktur für Managementaufgaben zur Verfügung. Geräte, die diese Netzwerke verbinden, nehmen eine strategische Position ein. Insbesondere im Heimbereich ist die Integration verschiedener Automations- und Datennetze unabdingbar, um das Potential auszuschöpfen. Der weit verbreitete Europäische Installationsbus (KNX/EIB) ergänzt die klassische Elektroinstallation im Gebäude durch ein Automationsnetzwerk. Er verwendet ein eigenes Twisted-Pair (TP) Medium um beispielsweise intelligente Lichtschalter und Dimmer zu verknüpfen. Das Ziel dieser Arbeit ist eine vielseitige Embedded-Plattform zu entwerfen, die für zukünftige Arbeiten im Bereich der Heim- und Gebäudeautomation mit Fokus auf KNX/EIB TP herangezogen werden kann. Neben zwei KNX/EIB TP Schnittstellen beinhaltet sie RS-232, USB und Ethernet. Die Plattform stellt darüber hinaus ausreichend Rechenleistung und Speicherkapazität zur Verfügung, um als "intelligenter Router" oder Gateway zu dienen. Die vorliegende Diplomarbeit klassifiziert zunächst Geräte der Gebäude- und Heimautomation. Nachfolgend werden Hardware- und Software-Anforderungen für die zu entwickelnde Plattform diskutiert. Eine Präsentation des Designs, der praktischen Umsetzung und der Anwendung sowohl der Hard- als auch der Software bildet den Kernpunkt der Arbeit. The deployment of home and building automation systems allows to increase comfort, safety and security and reduce operational cost. Today such systems typically follow a hierarchical distributed approach. While control networks interconnect smart sensors and actuators, a backbone network provides the infrastructure for management tasks. Devices interconnecting these networks have a strategic role. Especially in the home domain, the integration of various control and data networks is essential for maximum benefit. The European Installation Bus (KNX/EIB) is a popular control network designed to enhance electrical installations in buildings. It uses a proprietary twisted pair (TP) medium to interconnect devices like smart light switches and dimmers. The objective of this thesis is to design an embedded and versatile platform for ongoing development in the area of home and building automation systems with a focus on KNX/EIB TP. Besides two KNX/EIB TP interfaces, it provides RS-232, USB and Ethernet connectivity. The platform moreover has sufficient processing power and storage, enabling it to act as a "smart router" or gateway. The thesis first presents a classification of control network devices. It then discusses the hardware and software requirements for the desired platform. A detailed presentation of its design, implementation and operation with respect to hardware and software follows. Hardware Architecture Software Layers PCB Design
D I S C L A I M E R :
Currently, we are designing a universal-applicable gateway to KNX systems. The hardware is based on an Fujitsu 16bit micro-controller with 24 MHz, 24Kbyte RAM, 384Kbyte flash memory, full USB support, 4 UARTs, 3 channels for I2C bus communication and an external bus interface. Our gateway will support EIBnet/IP (tunneling and routing) with an embedded web-server facilitating HEAD, GET and POST requests and CGI scripts. The gateway is intended as universal platform for ongoing development concerning integration of other fieldbus and multimedia bus systems to KNX, as well as gateway for remote IP services. In addition, it serves as a base for work in progress regarding the development of a set-top box for integration into the OSGi environment and plug and play networks.
The paper presents the design of the hardware interfaces and interesting
parts of the software implementation. [W. Kastner, F. Praus, O. Alt]
  Dipl. Ing. Friedrich Praus |
