CEBus通讯协议及使用SSCP300的CEBus电力线模块分析
日期：2006-4-25 23:21:06 来源：本文摘自《PLC&FA》
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在90年代，出现了解决家庭网络通信的一系列问题，这些问题延伸到了许多领域，如家用计算机、家庭自动化系统、家庭影院、能源管理系统和远程通信等。目前，家庭网络的协议有:日本的HBS标准;欧洲的BatiBUS、EIB 和Europe Home System标准;美国的X-10、CEBus、LonWorks标准。
CEBus是Consumer Electronics Bus(消费电子总线)的缩写，是由美国EIA于1992年正式发布的针对家庭的电器联网标准，编号为EIA-600，后又经过若干次修改，并一直受到EIA的下属组织Consumer Electronics Manufactures Association 的大力推广。
1.1 CEBus的参考模型
CEBus网络节点结构遵守ISO/OSI开放系统互连模型，并采用了简化的OSI模型，分为物理层、数据链路层、网络层和应用层四层，但未来有可能增加传输层。除此以外，CEBus还包括层系统管理部件，其系统模型如图1所示。
物理层可以分为SE子层和MDP子层。SE子层的作用是在发送和接收的过程中进行编码和解码，在某些通信媒介(如电力线)的情况之下，也提供查错的功能。MDP子层作为与物理媒介之间的硬件接口，完成电子信号的发送和接收。
数据链路层可以分为介质访问控制子层(MAC)和逻辑链路子层(LLC)。MAC子层提供带或不带应答的无连接数据传输服务，有时还承担查错任务，同时还要生成数据分组的控制域以表明数据分组的类型、优先级、服务级别和序列号。LLC子层是个空壳，只转发命令无实质性的工作。
网络层(The network layer)负责路由(router)、路桥(brouter)、确定网址、流量控制、给数据分段、丢弃无线媒体收到的重复包等。由于网络层已超然于媒体之上，所以要考虑信息的跨媒体传输问题。
应用层通过CAL和应用程序连接。CAL是CEBus专为设备之间相互通信而设计的面向对象语言，一个设备就是一个对象。网络资源的分配和控制也通过CAL完成。在目前的CEBus标准中只有一个信道(control channel)，将来可能要增加一个或几个data channel，届时资源分配将复杂起来。
1.2 CEBus的协议分析
CEBus是一个较完整的开放系统，它的物理层定义了在几乎所有传输媒体中信号的传输标准(如电力线、双绞线、同轴电缆线、光纤、红外线和无线电等)，并要求控制信号在所有的媒体中都要以相同的传输速度(10Kbps)传送。在CEBus总线中，数据是以包的形式进行传递的，也就是将用户的较长数据分成一个个较小的数据包，这样就便于将发送失败的数据进行重发。另外，该协议提供了可靠的18位CRC校验，因而可进行纠错与检错。系统收到数据包就对其中的数据进行检测，并确定该数据是否有效。
一个典型的CEBus数据包的格式如图2所示，
1.3 CEBus的载波波形
以电力线为传输媒介的CEBus的载波波形如图3示。正选波的载波以0o，203kHz开始，在66μs(19个周期)的时间里线性地变化到400kHz，然后在4μs(1个周期)的时间里线性地变化到100kHz,最后在30μs(5个周期)的时间里线性的变化到203kHz,一个基本波形称为UST,共有25个周期,时间为100μs±100ns。
1 CEBus简介
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在90年代，出现了解决家庭网络通信的一系列问题，这些问题延伸到了许多领域，如家用计算机、家庭自动化系统、家庭影院、能源管理系统和远程通信等。目前，家庭网络的协议有:日本的HBS标准;欧洲的BatiBUS、EIB 和Europe Home System标准;美国的X-10、CEBus、LonWorks标准。
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CEBus是Consumer Electronics Bus(消费电子总线)的缩写，是由美国EIA于1992年正式发布的针对家庭的电器联网标准，编号为EIA-600，后又经过若干次修改，并一直受到EIA的下属组织Consumer Electronics Manufactures Association 的大力推广。
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1.1 CEBus的参考模型
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CEBus网络节点结构遵守ISO/OSI开放系统互连模型，并采用了简化的OSI模型，分为物理层、数据链路层、网络层和应用层四层，但未来有可能增加传输层。除此以外，CEBus还包括层系统管理部件，其系统模型如图1所示。
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物理层可以分为SE子层和MDP子层。SE子层的作用是在发送和接收的过程中进行编码和解码，在某些通信媒介(如电力线)的情况之下，也提供查错的功能。MDP子层作为与物理媒介之间的硬件接口，完成电子信号的发送和接收。
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数据链路层可以分为介质访问控制子层(MAC)和逻辑链路子层(LLC)。MAC子层提供带或不带应答的无连接数据传输服务，有时还承担查错任务，同时还要生成数据分组的控制域以表明数据分组的类型、优先级、服务级别和序列号。LLC子层是个空壳，只转发命令无实质性的工作。
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网络层(The network layer)负责路由(router)、路桥(brouter)、确定网址、流量控制、给数据分段、丢弃无线媒体收到的重复包等。由于网络层已超然于媒体之上，所以要考虑信息的跨媒体传输问题。
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应用层通过CAL和应用程序连接。CAL是CEBus专为设备之间相互通信而设计的面向对象语言，一个设备就是一个对象。网络资源的分配和控制也通过CAL完成。在目前的CEBus标准中只有一个信道(control channel)，将来可能要增加一个或几个data channel，届时资源分配将复杂起来。
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1.2 CEBus的协议分析
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CEBus是一个较完整的开放系统，它的物理层定义了在几乎所有传输媒体中信号的传输标准(如电力线、双绞线、同轴电缆线、光纤、红外线和无线电等)，并要求控制信号在所有的媒体中都要以相同的传输速度(10Kbps)传送。在CEBus总线中，数据是以包的形式进行传递的，也就是将用户的较长数据分成一个个较小的数据包，这样就便于将发送失败的数据进行重发。另外，该协议提供了可靠的18位CRC校验，因而可进行纠错与检错。系统收到数据包就对其中的数据进行检测，并确定该数据是否有效。
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一个典型的CEBus数据包的格式如图2所示，
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它总是以一个由通和断组成的8位序列作为短首，该短首表征了一个数据包通讯的开始，同时以一个16位的CRC校验作为结束，只有当CRC校验通过以后，SSCP300芯片才认为是接收到了一个正确的数据，图2中的LPDU表示的是真正需要通讯的数据，它由控制字、目标地址、源地址和应用指令数据区(NPDU)组成，其中CEBus总线没有NPDU格式的详细定义，用户可以根据实际的系统来定义本系统的指令集。在CEBus总线中，同一个网络只能有一个设备“讲”，其它设备处于“听”的状态，听者只有地址匹配后才能按照用户应用指令的要求进行相应的操作，因而在任一设备传输时，其它设备均不能发送，从而避免了通讯的冲突。
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1.3 CEBus的载波波形
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以电力线为传输媒介的CEBus的载波波形如图3示。正选波的载波以0o，203kHz开始，在66μs(19个周期)的时间里线性地变化到400kHz，然后在4μs(1个周期)的时间里线性地变化到100kHz,最后在30μs(5个周期)的时间里线性的变化到203kHz,一个基本波形称为UST,共有25个周期,时间为100μs±100ns。
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