樓宇自動化超越便利;它引入了一種全新的方式來提高我們生活各方面的效率。因此，它將被視為在輔助生活，個人和財產(chǎn)安全以及能源效率方面必不可少的。當(dāng)然，這個概念比物聯(lián)網(wǎng)要長得多，但它可以說是最近的趨勢，如物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)，再加上公用事業(yè)分布中更為成熟但同樣進(jìn)步的發(fā)展 - 智能儀表授權(quán) - 將提供理想的背景將智能建筑提升到一個新的水平。

已建立的技術(shù)

在將所有連接的想法變?yōu)楝F(xiàn)實之前很久，數(shù)據(jù)已在建筑物內(nèi)的服務(wù)之間共享，以協(xié)調(diào)和控制它們。這些樓宇自動化系統(tǒng)（BAS）在過去三十年中不斷發(fā)展;從可能難以擴展或維護(hù)的不同的，定制的解決方案，到基于引起互操作性的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)。

因此，雖然可能仍然沒有確定的范例，但現(xiàn)在這種系統(tǒng)顯示出越來越常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);建筑物管理系統(tǒng)位于建筑物控制系統(tǒng)的上方，后者又監(jiān)督將監(jiān)視多個終端節(jié)點的區(qū)域控制器。這種層次結(jié)構(gòu)決定了對通用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和協(xié)議的需求。物理接口可以在各個層之間變化;以太網(wǎng)在BMS級別可能很普遍，而諸如ZigBee和藍(lán)牙等低成本和低功耗無線協(xié)議正在成為節(jié)點級別的最愛之前也就不足為奇了。

然而，BAS具有來自每個“參與者”的特定需求，因此，他們需要能夠以一致且可靠的方式進(jìn)行通信。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，業(yè)界已經(jīng)在很大程度上標(biāo)準(zhǔn)化了BACnet協(xié)議，該協(xié)議能夠在各種有線或無線連接上運行。 BACnet標(biāo)準(zhǔn)定義了通過以太網(wǎng)，RS-485，RS-232和其他協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)（包括ARCNET和LonTalk）進(jìn)行通信的方式，以及支持Web服務(wù)（如UDP，IP和HTTP）的協(xié)議。因此，它實際上已經(jīng)成為貫穿BAS的各個層的共同線程。

重要的是，BACnet同樣位于大型應(yīng)用處理器的家中，因為它位于低功耗微控制器上，這意味著它可以部署在最小的節(jié)點中。

傳感器節(jié)點

可以將BACnet功能添加到一系列微控制器，例如基于Cortex-M3內(nèi)核的微控制器，甚至更簡單的8位設(shè)備，如Atmel的AVR ATMega644P系列。該器件的核心提供32個通用8位工作寄存器，所有這些寄存器都直接連接到ALU（圖1），它構(gòu)成了開源BACnet開發(fā)套件的基礎(chǔ)（參考文獻(xiàn)1）。 p>

除了在20 MHz下提供高達(dá)20 MIPS的RISC內(nèi)核外，ATMega644P還提供一系列外設(shè)，可用作BAS中的節(jié)點設(shè)備，例如六個PWM通道和一個8通道10位ADC，以及許多串行接口（圖2）。這將使其在監(jiān)視訪問或占用的節(jié)點中有用，例如，本地計算需求相對較低的情況。

圖1：ATMega644P RISC內(nèi)核提供32個直接連接到ALU的8位通用寄存器。

圖2：ATMega644P提供了許多外圍設(shè)備，可以在樓宇自動化系統(tǒng)中配置為傳感器節(jié)點。

對于需要更多本地處理的應(yīng)用，可能需要更強大的MCU。

在這種情況下，類似ADI公司的ADuCM360可能更合適。它基于ARM Cortex-M3內(nèi)核，具有更強大的內(nèi)核，但更重要的是，它具有更復(fù)雜的混合信號模塊，如圖3所示。

圖3：ADI公司的ADuCM360集成了精密數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和ARM Cortex-M3內(nèi)核。

采用雙通道24位ADC，可支持6個差分或11個單端輸入通道。它還具有可編程傳感器激勵源，專為包括自動化和過程控制以及智能傳感器系統(tǒng)的應(yīng)用而設(shè)計。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以達(dá)到3.9 k樣本/s，并且可以直接連接到電池供電應(yīng)用中的精密傳感器。片上固件支持串行接口的在線編程，并且還支持UART非侵入式仿真。

顯示技術(shù)

隨著樓宇自動化系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，周圍的節(jié)點也越來越復(fù)雜;從簡單，不顯眼的傳感器到旨在與人們更直接互動的設(shè)備。這引入了對MCU的額外要求，例如與顯示器接口或驅(qū)動顯示器的能力，可能具有某種形式的用戶界面，例如電容式觸摸傳感。與其他傳感器接口的需求將增加，在節(jié)點本地執(zhí)行更復(fù)雜的預(yù)處理的需求也會增加。

所有這些都指向更強大的MCU，ARM一直在培養(yǎng)這種功能。其Cortex-M技術(shù)的形式。 Cortex-M系列的最新成員是Cortex-M7內(nèi)核，也是第一款面向市場推出的器件，是STMicroelectronics的STM32F7系列。核心代表了Cortex系列的重大發(fā)展;它提供具有動態(tài)分支預(yù)測的六級雙發(fā)布流水線，并支持一組DSP指令，可提供更高效的信號處理和復(fù)雜的算法執(zhí)行。還包括單精度浮點單元，但核心仍與Cortex-M4系列二進(jìn)制兼容。圖4顯示了STM32F745xx和STM32F746xx系列的框圖。

圖4：ST的STM32F745xx和STM32F746xx系列的框圖。

除核心外，ST還集成了LCD-TFT顯示控制器，可直接連接各種LCD和TFT面板，分辨率高達(dá)XGA（1024x768）。為了補充核心的功能，ST還增加了自己的Chrom-ART加速器;圖形加速器，提供高級位，blitting，行數(shù)據(jù)復(fù)制和像素格式轉(zhuǎn)換。還包括數(shù)碼相機接口，能夠通過8位至14位并行接口與CMOS傳感器和相機模塊連接，以接收視頻數(shù)據(jù)。該接口可在54 MHz下維持高達(dá)54 Mbyte/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。

結(jié)論

樓宇自動化的概念已存在多年，因此它代表了技術(shù)與終端市場之間的協(xié)同作用。隨著技術(shù)的發(fā)展，概念也在不斷發(fā)展，現(xiàn)在，隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，智能建筑的潛力正在快速增長。隨著由MCU啟用的節(jié)點變得更加“智能”，消費者將從更安全和有益的自動化水平中受益，這反過來將產(chǎn)生更大的需求。

然而，也許不典型的是，它仍然是一個可以利用更成熟的MCU的領(lǐng)域; 8位設(shè)備仍然在BAS節(jié)點中占有一席之地，而基于尖端核心的最新設(shè)備無疑將成為一種流行的節(jié)點解決方案，可提供更好的用戶體驗。