1. 引 言
EIB 是欧洲安装总线的简称，这是一个1990 年诞生于欧洲的专用于建筑设备自动化控制的现场总线技术标准。诞生时EIB 技术仅获得7 家厂商的支持，到1999 年时会员单位已超过200 家，在欧洲同类产品市场上占据了绝对的优势地位[1]。然而随着智能家居在人们的生活中扮演着越来越重要的角色，可是在实际应用中因为缺乏规范、统一的行业标准，导致每个厂家的系统只能适应自己的标准，对于外来的产品兼容性差，使得智能家居系统的集成性能差。本文就是为了解决EIB 系统与智能家居系统设备之间应用集成问题，从而提出了EIB 网关的设计，实现复杂的EIB 协议与简单的自定义协议AT-BUS 的相互转换。
2. EIB 协议报文结构
进行 EIB 网关的设计，了解EIB 协议报文结构是非常重要的。EIB 协议报文结构如下图2-1 所示，通过此图可以清晰看见EIB 的报文结构包括：控制域，源地址，目的地址，长度，数据和校验共六个部分组成。控制域：主要用来控制是否是重复报文，报文的优先级等；源地址：指发送报文的总线设备的物理地址，在通常操作中没有特殊意义；目的地址：总线设备的物理地址或者对象的组地址；长度：此字节最高位为目的地址类型选择标志，其后3bits 为路由计数器，每经过一个耦合器这个数就会减1，当减为0 时，报文丢弃，最后的4bits 表示数据单元的字节长度；数据：包含传送到总线上的数据单元，具体说明；校验字节：整个报文数据逐位的奇校验。
下面通过一个具体例子来分析EIB 协议报文，例如十六进制格式的EIB 协议报文：BC 1425 04 00 E1 00 81 16，通过分析可以知道：控制区域为BC，表示非重复报文，优先级4；源地址为14 25；目标地址为04 00；长度字节为E1，则说明目的地址为组地址，路由计数值为6，数据长度为1；数据为00 81，报文为无标号类报文，服务类型为写入对象值，写入的值为1，校验位为16。因此本报文的意义是源地址为14 25 的总线设备对组地址为04 00 的对象发送开命令。
上面的例子是EIB 的标准数据类型中的开关类型，接下来介绍两个常用标准数据类型，开关类型和调光类型。
开关类型：开关类型数据只占1bit，用来控制执行器的负载的开关，当值为“1”时，执行开的命令，当值为“0”时，执行关的命令，3. EIB 协议外部通信机制上面介绍了 EIB 协议报文结构，下面介绍EIB 协议外部通信机制，这对EIB 网关的设计也是至关重要的。由于总线访问单元BAU（Bus Access Unit）的系统程序已经为外部应用定义了外部消息接口EMI(External Message Interface)，使用户可以通过配置服务原语实现EIB 网关对EIB 各层的访问。BAU 通过外部接口PEI(Physical External Interface)与EIB 网关进行连接通信，PEI 的类型有很多种，为了方便此次设计中采用PEI-16 类型。
3.1 PEI-16 协议格式
PEI-16 通讯是串行异步的通信方式，采用的是带有硬件握手的全双工传输，一共需要接收数据RXD，发送数据TXD，请求发送RTS，清空发送CTS 和地共五根线。PEI-16 通信参数为：波特率9600，8 为数据位，1 位停止位[4]，无校验位。PEI-16 消息格式的报文含一个长度字节，一个消息代码字节和用户数据三个部分。其中长度字节包含数据字节长度信息5bit 和长度字节的偶校验位1bit。消息代码即为服务代码，常用服务代码见。
3.2 PEI-16 协议描述
PEI-16 协议的数据交换包含如下四个阶段：
1) 通信请求（硬件握手）2) 传输长度字节（软件握手）3) 数据交换4) 暂停（2 条消息最小时间间隔3ms）下面给出PEI-16 通信时序图：其中为BCU 网关接收数据时序图，为EIB网关发送数据时序图。
4. EIB 网关总体设计
通过对 EIB 系统的报文格式以及EIB 的PEI-16 消息格式通信时序进行了详细的介绍，接着可以进行EIB 网关的设计了。由于各个EIB 厂家都提供一个RS232 通讯模块，此模块对外部的接口协议为PEI-16，网关就利用此模块与EIB 总线通信。EIB 网关的应用拓扑图如图4-1 所示，其中PC 可用来监视EIB 总线数据。
4.1 硬件设计
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EIB 网关的硬件直接采用鸿格公司生产的I-7188 控制器模块，内部硬件结构如上图4-2所示。
I-7188 模块采用美国AMD 公司的80188 芯片，主频为40MHz，内部有256K 的SRAM，512K 的Flash ROM，2K 的EEPROM 和RTC 功能等。同时本模块还具有强大的通信功能，具有四个串口，其中COM1 为9 线串口，非常适合用来连接EIB 的RS232 通讯模块，COM2连接AT-BUS 总线，COM3 连接PC，COM4 为程序下载口。I-7188 配有MiniOS7 嵌入式操作系统，极大提高系统的可靠性和运行的稳定性，同时给开发者提供了极为便利的开发环境和丰富的库函数，给编程带来极大方便[6]。因此采用此模块来构建EIB 网关不仅可缩短设计时间和减少开发费用，而且可以降低技术风险便于提供更可靠的产品。
4.2 软件设计
EIB 网关主要进行AT-BUS 协议，EIB 协议相互转换及总线监视功能，在程序开始之前首先初始化串口，然后对EIB 系统的RS232 模块进行配置，使其工作在数据链路层，因为工作在链路层，消息简单和功能灵活性较大，接下来就可以进行协议之间的相互转换了。其软件总体设计框图如下图4-3 所示。
4.2.1 PEI-16 协议驱动设计
PEI-16 协议驱动主要是完成EIB 网关与EIB 的RS232 通信模块的通信，一共包含两个模块：发送数据模块，接收数据模块，这两个模块的数据处理流程分别。
4.2.2 EIB 系统RS232 通信模块配置设计为了将 RS232 通信模块配置在数据链路层，必须使用PC_SET_VALUE.request 原语，它能直接访问BAU 的内存，进行工作层的设置，其PEI-16 格式的链路层配置消息如图4-6所示。
4.2.3 EIB 数据解析与封装模块
当使 EIB 的RS232 通信模块工作在数据链路层上后，EIB 网关就需要解析和封装链路层数据。首先介绍如何解析EIB 链路层数据，这里将用到L_DATA.indication 服务原语，即能监测到EIB 总线上的数据，假设某个开关按下，对应的灯被打开，监测到所示数据：
通过分析可以发现，长度字节为PEI-16 协议的头字节，因为后面共有9 个字节数据，故为0xA9；消息代码0x49 为L_DATA.indication 原语服务代码；而用户数据为标准EIB 协议报文，可以对照前面分析进行参考，注意因为工作在链路层，故此报文不含校验位。
下面介绍如何封装EIB 链路层数据，这里将用到L_DATA.request 和L_DATA.confirm 两个服务原语，分别表示数据链路层发送数据请求和链路层发送数据反馈，两者对应的消息代码分别为0x11，0x4E。下面举例分析，如控制组地址为0x0100 的灯关闭，只需发送如图4-8所示的格式的报文：
编程时先将EIB-ATBUS 数据转换关系表存于EIB 网关中，当收到EIB 总线数据后，首先根据消息代码字节判断是总线监测还是报文反馈，如果是总线监测报文，根据用户数据中的组地址查询转换关系表，查看是否能找到对应的AT-BUS 数据，能则将AT-BUS 数据送到AT-BUS 的串口中进行发送，不能则只将监测到的数据送到连接PC 的串口中。如果是报文反馈则通过PC 串口打印输出，不做其他处理。
4.2.4 AT-BUS 数据解析与封装
这两个模块的设计比较简单，当收到AT-BUS 的数据后，送到AT-BUS 解析模块，解析模块通过查寻转换关系表分析进行何种类型转换，如开关灯或者调光增减等，然后调用EIB封装函数进行封装，然后送到EIB 发送缓冲即可。当收到EIB 的数据时，EIB 解析模块通过查询转换关系表分析进行何种转换，然后调用AT-BUS 封装模块进行数据封装，接着送到AT-BUS 串口发送缓冲区即可。
5. 结论
本文首先分析了研究 EIB 协议报文格式以及EIB 的外部通信机制，然后采用鸿格I-7188模块，高效的实现了EIB 协议到自定义串口协议AT-BUS 的转换，为智能家居中EIB 系统与其他系统的联动控制提供了方便，图5-1 是EIB 网关的一次具体应用，它实现了通过室内主机发送AT-BUS 协议给EIB 网关从而控制EIB 的灯光系统。