[讨论]家电联网协议的探讨（如何把家电连接在一起） - 迅维网

2009-12-7 20:46 上传

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作者: yzz163 时间: 2009-12-8 09:58
X-10协议基于电力载波，一般只用在智能照明系统，到中国也有10年左右了，一直没推开。功能少意义不大。最大的弱点：容易受到电力线中的“干扰”。

作者: 墨斗鱼 时间: 2009-12-8 16:52
好像网上传说的比尔盖茨的家，每个房间都有一台Windows2000服务器，智能管理着房间的一切。

作者: 会员152004 时间: 2009-12-10 19:41
网上有MODBUS协议的成品控制器卖，但是家电并没有这个接口。。。所以，暂时也就控制控制灯泡什么的容易实现。。。其他的，难度太大了。。。

作者: yzz163 时间: 2009-12-11 15:41
这几天在调试M8/M16/M32的MODBUS程序，这个也不是啥高技术，N年前就实现了，网上有大量的程序、电路图，成本也只有几元（例如M8+MAX485，不到10元）。

作者: yzz163 时间: 2009-12-22 09:03
帖子掉到后面，上程序顶一下。尽量给每句都写上注释。

作者: yzz163 时间: 2009-12-22 09:05
---------------------main.c-----------------------------
/*
家电通用控制器程序

　　使用modbus协议同PC通讯，接收PC机下发指令。根据PC指令，读取本房间
电灯、开关、传感器的状态参数，并控制本房间的电灯、开关的断开和闭合。
　　能实现模拟量和开关量的输入、输出，本地键盘，定时开关等功能。

器件：M16
时钟：4MHz
编译：WinAVR-20090313
作者：网络
整理：yzz163
时间：2009.12.20
*/

#include "main.h"

varInit(); //全局变量初始化

void main(void)
{

init_devices(); //各部件、I/O端口初始化

while(1) //主循环程序开始
{
wdt_reset(); //必须在2s内喂一次狗
timeProc(); //按时间片处理任务
checkComm0Modbus(); //接收报文处理
}
}

作者: yzz163 时间: 2009-12-22 09:06
-----------------main.h--------------------
#ifndef MAIN_H
#define MAIN_H

#include <avr/io.h>
#include <stdint.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <avr/pgmspace.h>
#include <avr/sleep.h>
#include <util/crc16.h>
#include <avr/wdt.h>
#include "modbus.h"

//init.c
void varInit(void);
void port_init(void);
void timer0_init(void);
void adc_init(void);
void uart0_init(void);
void watchdog_init(void);
void init_devices(void);
void timeProc(void);

#endif
-------------------------------------------------

作者: yzz163 时间: 2009-12-22 09:13
----------------modbus.c----------------------
#include "main.h"

/*
M16 MODBUS(RUT模式,RS485接口)协议程序

RUT字符帧的定义：
　　9600bps，8数据位，无校验，1停止位。
　　｜T3.5｜启始位(1bit)｜数据位(8bit)｜校验位(无)｜停止位(1bit)｜T3.5｜

接收一帧数据报：
　　标准的MODBUS程序应该是收到一个字符后，在串口接收中断里“立即开启定时器开始计时”，
当计时时长大于3.5个字符静止时间时，就认为：已经完整的接收了一帧数据。
　　然后，判断接收指针是否有效、接收长度是否合法、是否本机器地址、CRC校验是否正确，如
果正确交给数据报处理程序，不正确就丢掉数据报重新开始接收。

字地址 0 - 255
位地址 0 - 255
/*

/* CRC 高位字节值表 */
const uint8 auchCRCHi[] = {
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,
0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,
0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,
0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,
0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40
} ;
/* CRC低位字节值表*/
const uint8 auchCRCLo[] = {
0x00, 0xC0, 0xC1, 0x01, 0xC3, 0x03, 0x02, 0xC2, 0xC6, 0x06,
0x07, 0xC7, 0x05, 0xC5, 0xC4, 0x04, 0xCC, 0x0C, 0x0D, 0xCD,
0x0F, 0xCF, 0xCE, 0x0E, 0x0A, 0xCA, 0xCB, 0x0B, 0xC9, 0x09,
0x08, 0xC8, 0xD8, 0x18, 0x19, 0xD9, 0x1B, 0xDB, 0xDA, 0x1A,
0x1E, 0xDE, 0xDF, 0x1F, 0xDD, 0x1D, 0x1C, 0xDC, 0x14, 0xD4,
0xD5, 0x15, 0xD7, 0x17, 0x16, 0xD6, 0xD2, 0x12, 0x13, 0xD3,
0x11, 0xD1, 0xD0, 0x10, 0xF0, 0x30, 0x31, 0xF1, 0x33, 0xF3,
0xF2, 0x32, 0x36, 0xF6, 0xF7, 0x37, 0xF5, 0x35, 0x34, 0xF4,
0x3C, 0xFC, 0xFD, 0x3D, 0xFF, 0x3F, 0x3E, 0xFE, 0xFA, 0x3A,
0x3B, 0xFB, 0x39, 0xF9, 0xF8, 0x38, 0x28, 0xE8, 0xE9, 0x29,
0xEB, 0x2B, 0x2A, 0xEA, 0xEE, 0x2E, 0x2F, 0xEF, 0x2D, 0xED,
0xEC, 0x2C, 0xE4, 0x24, 0x25, 0xE5, 0x27, 0xE7, 0xE6, 0x26,
0x22, 0xE2, 0xE3, 0x23, 0xE1, 0x21, 0x20, 0xE0, 0xA0, 0x60,
0x61, 0xA1, 0x63, 0xA3, 0xA2, 0x62, 0x66, 0xA6, 0xA7, 0x67,
0xA5, 0x65, 0x64, 0xA4, 0x6C, 0xAC, 0xAD, 0x6D, 0xAF, 0x6F,
0x6E, 0xAE, 0xAA, 0x6A, 0x6B, 0xAB, 0x69, 0xA9, 0xA8, 0x68,
0x78, 0xB8, 0xB9, 0x79, 0xBB, 0x7B, 0x7A, 0xBA, 0xBE, 0x7E,
0x7F, 0xBF, 0x7D, 0xBD, 0xBC, 0x7C, 0xB4, 0x74, 0x75, 0xB5,
0x77, 0xB7, 0xB6, 0x76, 0x72, 0xB2, 0xB3, 0x73, 0xB1, 0x71,
0x70, 0xB0, 0x50, 0x90, 0x91, 0x51, 0x93, 0x53, 0x52, 0x92,
0x96, 0x56, 0x57, 0x97, 0x55, 0x95, 0x94, 0x54, 0x9C, 0x5C,
0x5D, 0x9D, 0x5F, 0x9F, 0x9E, 0x5E, 0x5A, 0x9A, 0x9B, 0x5B,
0x99, 0x59, 0x58, 0x98, 0x88, 0x48, 0x49, 0x89, 0x4B, 0x8B,
0x8A, 0x4A, 0x4E, 0x8E, 0x8F, 0x4F, 0x8D, 0x4D, 0x4C, 0x8C,
0x44, 0x84, 0x85, 0x45, 0x87, 0x47, 0x46, 0x86, 0x82, 0x42,
0x43, 0x83, 0x41, 0x81, 0x80, 0x40
} ;

uint8 testCoil; //用于测试位地址1
uint16 testRegister; //用于测试字地址0

uint8 localAddr = 3; //本机地址
uint8 sendCount; //发送字节个数计数器
uint8 receCount; //接收字节个数计数器
uint8 sendPosi; //发送指针
uint8 sendBuf[32],receBuf[32]; //发送、接收缓冲区
uint8 checkoutError; //校验错代码，0=无错，2=USART接收错
uint8 receTimeOut; //接收超时计数器(单位ms)。0=超时，表示数据报接收完成。
//在接收完成中断内设置初值=5，表示限时4ms。

uint16 crc16(uint8 *puchMsg, uint16 usDataLen)
{
uint8 uchCRCHi = 0xFF ; //高CRC字节初始化
uint8 uchCRCLo = 0xFF ; //低CRC 字节初始化
uint32 uIndex ; //CRC循环中的索引
while (usDataLen--) //传输消息缓冲区
{
uIndex = uchCRCHi ^ *puchMsg++ ; //计算CRC
uchCRCHi = uchCRCLo ^ auchCRCHi[uIndex] ;
uchCRCLo = auchCRCLo[uIndex] ;
}
return (uchCRCHi << 8 | uchCRCLo) ;
}

//接收完成中断
void ISR(USART_RXC_vect)
{
uint8 status;

status = UCSRA;
receBuf[receCount] = UDR; //数据放入缓冲区，并将接收计数器加1

if(status & 0x1c) //通信出错
checkoutError = 2; //置偶校验出错代码
//testRegister = status; //测试字地址0
receCount++; //接收计数器加1
receCount &= 0x1f; //最多一次只能接收32个字节，防止溢出
receTimeOut = 5; //接收超时值4ms，超过该值就认为数据报接收完毕
}

//发送完成中断
void ISR(USART_TXC_vect)
{
if(sendPosi < sendCount) //判断数据报是否发送完毕
{ //数据报未发送完
sendPosi++; //发送指针加一
UDR = sendBuf[sendPosi]; //发送缓冲区中数据
}
else //数据报发送完成
{
RS485_RECIVE; //将485置于接收状态
receCount = 0; //接收计数器清零
checkoutError = 0; //校验出错代码清零
}
}

//开始发送
void beginSend(void)
{
RS485_SEND; //设485为发送状态
NOP();NOP();NOP();NOP();NOP(); //延时，等待总线状态稳定
NOP();NOP();NOP();NOP();NOP();
sendPosi = 0; //发送指针置0，从发送缓冲区0开始发送
if(sendCount > 1) //判断数据报是否发送完毕
sendCount--; //发送计数器减一
UDR = sendBuf[0]; //发送第一个数据
}

//处理MODBUS数据报
void checkComm0Modbus(void)
{
uint16 crcData;
uint16 tempData;

if(receCount >= 8)
{ //数据报接收完成
UCSRB &= ~BIT(7); //关闭接收中断
if(receBuf[0]==localAddr && checkoutError==0)
{ //是本机数据，并且接收无错
crcData = crc16(receBuf,6);
if(crcData == receBuf[7]+(receBuf[6]<<8))
{ //数据报校验正确
switch(receBuf[1])
{ //开始解码指令
case 1:
readCoil(); //读取线圈状态(读取点 16位以内)
break;
case 3:
readRegisters(); //读取保持寄存器(一个或多个)
break;
case 5:
forceSingleCoil(); //强制单个线圈
break;
case 6:
presetSingleRegister(); //设置单个寄存器
break;
case 15: //设置多个线圈
tempData = receBuf[6];
tempData += 9; //数据个数
forceMultipleCoils();
break;
case 16: //设置多个寄存器
tempData = (receBuf[4]<<8) + receBuf[5];
tempData = tempData * 2; //数据个数
tempData += 9;
presetMultipleRegisters();
break;

default:
USART_MODBUS_Error(AA)
break;
}
}
}
receCount = 0;
checkoutError = 0;
UCSRB |= BIT(7);
}
}

//错误应答包
void USART_MODBUS_Error(uint8_t error_code)
{
uint16_t crcData;

sendBuf[0] = USART_mscomm_buffer[0]; //从机地址
sendBuf[1] = USART_mscomm_buffer[1] | 0x80; //返回功能码，将最高位置1。
sendBuf[2] = 0xAA; //返回错误代码（AA=功能码错误）
crcData = CRC16(sendBuf,3);
sendBuf[3] = crcData >> 8; //CRC16 高8位
sendBuf[4] = crcData & 0xff; //CRC16 低8位
sendCount = 5; //发送的字节数合计：5
beginSend(); //485开始发送
}

作者: yzz163 时间: 2009-12-22 09:14
------------------modbus.h-------------------------
#ifndef UART_H
#define UART_H

#define RS485_IO_ST_PORT PORTD //定义485控制端口
#define RS485_IO_ST_DDR DDRD //定义485方向控制器
#define RS485_IO_ST_LINE PD2 //定义控制485的I/O引脚
#define RS485_IO_INIT RS485_IO_ST_DDR |= _BV(RS485_IO_ST_LINE); RS485_IO_ST_PORT &= ~_BV(RS485_IO_ST_LINE)　 //控制485的I/O初始化，并置485为接收状态
#define RS485_SEND RS485_IO_ST_PORT |= _BV(RS485_IO_ST_LINE) //置485为发送状态
#define RS485_RECIVE RS485_IO_ST_PORT &= ~_BV(RS485_IO_ST_LINE) //置485为接收状态

extern uint16 testRegister;
extern uint8 sendCount;
extern uint8 receCount;
extern uint8 sendPosi;
extern uint8 sendBuf[32],receBuf[32];
extern uint8 checkoutError;
extern uint8 receTimeOut;

//函数原形
void beginSend(void);
void checkComm0Modbus(void);
void readCoil(void);
void readRegisters(void);
void forceSingleCoil(void);
void presetSingleRegister(void);
void presetMultipleRegisters(void);
void forceMultipleCoils(void);
uint16 getRegisterVal(uint16 addr,uint16 *tempData);
uint16 setRegisterVal(uint16 addr,uint16 tempData);
uint16 getCoilVal(uint16 addr,uint16 *tempData);
uint16 setCoilVal(uint16 addr,uint16 tempData);

#endif

作者: yzz163 时间: 2009-12-22 09:15
------------------init.c-----------------------------
#include "main.h"

//全局变量初始化
void varInit(void)
{
volatile uint8 flag1ms,T100ms; //1ms时间标志,100ms时间计数器
volatile uint16 Tsecond; //1s时间计数器，1s=1000ms
volatile uint32 tickCount,intTickCount; //1ms时间计数器
}

//I/O端口初始化
void port_init(void)
{
PORTA = 0xF0; //
DDRA  = 0x00; //
PORTB = 0xFF; //
DDRB  = 0xFD; //
PORTC = 0xFF; //
DDRC  = 0x00; //
PORTD = 0xFF; //
DDRD  = 0xFA; //
}

//初始化定时器0 （4MHZ,1ms定时）
void timer0_init(void)
{
TCCR0 = 0x00; //停止计时器
TIFR  = 0x00; //清除定时器中断标志
TCNT0 = 0xc1; //赋定时器初始值，定时器1ms产生溢出中断
TCCR0 = 0x03; //CS00=1,CS01=1,64分频,T/C0溢出模式,开始计时
}

//定时器0 溢出中断
void ISR(TIMER0_OVF_vect)
{
TCNT0 = 0xc1; //重填初始值
intTickCount++; //1ms时间计数器累加
flag1ms = 1; //1ms时间标志置位

/*
if(adcCount<=SAMPLECOUNT-1 && adcCount>=0)
adcData[adcCount] = ADC & 0x3ff; //读取AD数据
if(adcCount >= 0)
{
ADMUX = 0xc0 |(adcMux&0x0f);
    ADCSR |= 1 << ADSC; //启动ADC
adcCount--;
}
*/
}

//ADC初始化，转换时间 52uS
void adc_init(void)
{
uint8 adcMux = 0;

ADCSR = 0x00; //disable adc
ADMUX = 0xc0 |(adcMux&0x0f); //select adc input 0 2.56V参考源
ACSR  = 0x80;
ADCSR = 0x85; //使能ADC 32分频
}

//UART0 初始化，波特率: 4MHZ，9600bps，8位数据，无效验位，1停止位，常速，数据帧
void uart0_init(void)
{
UCSRA = 0x00; //位1(U2X)=0常速、数据帧
UCSRB = 0x00; //关闭串口,2位UCSZ2=1时用在多机通讯9位地址帧

//1位UCSZ0=1,2位UCSZ1=1,UCSRB的2位UCSZ2=0 8位数据;3位USBS=0,1停止位;4位UPM0=0,5位UPM1=0 无校验
UCSRC = _BV(UCSZ0) | _BV(UCSZ1);

UBRRL = 25; //指定波特率 9600，4MHZ=25，7.3728MHz=47
UBRRH = 0x00;

UCSRB = _BV(RXEN)| _BV(TXEN)| _BV(RXCIE)| _BV(TXCIE); //允许接收、发送、接收完成、发送完成中断
}

//看门狗初始化
void watchdog_init(void)
{
wdt_disable(); //关闭看门狗
wdt_enable(WDTO_2S); //开启2s钟看门狗
}

//时间片处理
void timeProc(void)
{
if(flag1ms == 1) //1ms时间到
{
flag1ms = 0; //清除1ms时间标志
CLI(); //关中断
tickCount = intTickCount; //
SEI(); //开中断

if(receTimeOut>0) //接收是否超时(9600bps T3.5大约4ms)
{
receTimeOut--; //在接收完成中断里配置初始值5,循环4次=4ms
if(receTimeOut==0 && receCount>0) //判断接收是否超时
{ //数据报接收完毕
RS485_RECIVE; //将485置为接收状态
receCount = 0; //将接收计数器清零
checkoutError = 0; //将接收出错代码清零
}
}

T100ms++; //100ms时间计数器累加
if(T100ms > 100) //100ms时间到
{
T100ms = 0; //清零100ms时间计数器
//100ms时间片代码
//blinkLed(); //运行指示灯闪烁
}

Tsecond++; //1s时间计数器累加
if(Tsecond > 10000) //1ms时间到
{
Tsecond = 0; //清零1s时间计数器
//1s时间片代码
}
}
}

//全体初始化函数
void init_devices(void)
{
CLI(); //关闭全局中断
port_init(); //I/O初始化
timer0_init(); //定时器0初始化
adc_init(); //ADC初始化
uart0_init(); //串口初始化
RS485_IO_INIT; //初始化485
watchdog_init(); //看门狗初始化

MCUCR = 0x00;
GICR  = 0x00;
TIMSK |=_BV(TOIE0); //允许T/C0溢出中断
SEI(); //打开全局中断
}

作者: hbyq 时间: 2010-1-3 22:15
智能房屋？用无线电遥控，每个家电一个频带。

作者: yzz163 时间: 2010-1-4 10:32
上位机初步模块。

作者: yzz163 时间: 2010-1-8 20:55
无线、红外，只是增加功能。可在后一步实现。

作者: tsfree 时间: 2010-1-12 23:40
中控吧！现在有些家电已经支持了！！！可以通过一个中控来控制多个家电！！！！

就像多媒体教室那样，只需按一个按钮投影幕布电脑都自动开了，电子窗帘也自动打开！！

作者: 板桥电脑医院 时间: 2010-1-13 00:04
C语言作用大！！！比汇编好看多了~~~~

欢迎光临迅维网 (https://www.chinafix.com/)