???????

BACnet 說明

1?????? BACnet含義

A Data Communication Protocol for Building Automation and Control Network的簡稱，是一種為樓宇自控網(wǎng)絡制定的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議。

2?????? BACnet技術(shù)特點

BACnet采用了面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，它定義了一組具有屬性的對象（Object）來表示任意的樓宇自控設備的功能，從而提供了一種標準的表示樓宇自控設備的方式。同時BACnet定義了四種服務原語來傳遞某些特定的服務參數(shù)。目前BACnet共定義了18個對象，123 個屬性和35個服務。對象的方法稱為服務，由于一個樓宇自控系統(tǒng)中并不是所有的設備都要有必要支持BACnet所有的功能，BACnet協(xié)議還定義了6個性能級別和13個功能組。

6個性能級別，每個級別規(guī)定了設備要是先的最小服務子集，且包含級別低的服務，最小級別1.

表1 BACnet對象

	對 象 名 稱	應? 用? 舉? 例
01	模擬輸入Analog Input	模擬傳感器輸入如機械開關(guān)On/Off輸入
02	模擬輸出Analog Output	模擬控制量輸出
03	模擬值Analog Value	模擬控制設備參數(shù)如設備閥值
04	數(shù)字輸入Binary Input	數(shù)字傳感器輸入如電子開關(guān)On/Off輸入
05	數(shù)字輸出Binary Output	繼電器輸出
06	數(shù)字值Binary Value	數(shù)字控制系統(tǒng)參數(shù)
07	命令Command	向多設備多對象寫多值如日期設置
08	日歷表Calender	程序定義的事件執(zhí)行日期列表
09	時間表Schedule	周期操作時間表
10	事件登記Event Enrollment	描述錯誤狀態(tài)事件如輸入值超界或報警事件。通知一個設備對象，也可通過“通知類”對象通知多設備對象
11	文件File	允許訪問（讀/寫）設備支持的數(shù)據(jù)文件
12	組Group	提供單一操作下訪問多對象多屬性
13	環(huán)Loop	提供訪問一個“控制環(huán)”的標準化操作
14	多態(tài)輸入Multi-state Output	表述多狀態(tài)處理程序的狀況，如制冷設備開、關(guān)和除霜循環(huán)
15	多態(tài)輸出Multi-state Output	表述多狀態(tài)處理程序的期望狀態(tài)，如制冷設備開始冷卻、除霜的時間
16	通知類Notification Class	包含一個設備列表，配合“事件登記”對象將報警報文發(fā)送給多設備
17	程序Program	允許設備應用程序開始和停止、裝載和卸載，并報告程序當前狀態(tài)
18	設備Device	其屬性表示設備支持的對象和服務以及設備商和固件版本等信息

?

ＢＡＣｎｅｔ應用層提供證實和非證實兩種類型的服務。ＢＡＣｎｅｔ定義了四種服務原語：請求、指示、響應和證實，它們通過應用層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ＡＰＤＵ）傳遞。由于ＢＡＣｎｅｔ建立在無連接的通信模式上，所以ＯＳＩ模型提供端到端服務的傳輸層部分簡

化功能也由應用層實現(xiàn)，分別為：可靠的端到端傳輸和差錯校驗；報文分段和流量控制；報重組和序列控制。

3?????? BACnet優(yōu)點

1）具有良好的互連特性和擴展性。BACnet標準雖然從體系結(jié)構(gòu)上定義了不同的局域網(wǎng)絡，但BACnet標準可以擴展到其他任意通信網(wǎng)絡。例如，BACnet/IP標準可以實現(xiàn)與Internet的無縫互連。
　　2）具有良好的伸縮性。BACnet標準沒有限制BACnet系統(tǒng)中設備節(jié)點的數(shù)量，BACnet集成系統(tǒng)可以由幾個設備節(jié)點構(gòu)成一個極小的自控系統(tǒng)，也可以形成一個規(guī)模極大的超級大系統(tǒng)。

4?????? BACnet體系結(jié)構(gòu)

（1）OSI/RM模型的實現(xiàn)需要很高的費用，實際上在絕大部分樓宇自控系統(tǒng)應用中也并不需要這么多的層次，事實上BACnet只包含OSI模型中被選擇的層次，其它各層則去掉，這樣減少了報文長度，降低了通信處理開銷，同時也節(jié)約了樓宇自控工業(yè)的生產(chǎn)成本。

（2）BACnet應充分利用現(xiàn)有的廣泛使用的局域網(wǎng)技術(shù)，如Ethernet、ARCNET和LonTalk,因此成本進一步降低，同時也有利于技術(shù)的推廣和性能的提高。

在考慮了樓宇設備監(jiān)控網(wǎng)絡的特征和要求以及盡可能少的協(xié)議開銷原則后，BACnet協(xié)議提出了一種簡化的四層體系結(jié)構(gòu)，相當于OSI/RM模型中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層和應用層。

支持五種組合類型的數(shù)據(jù)鏈路／物理層規(guī)范。其中主從／令牌傳遞（ＭＳ／ＴＰ）協(xié)議是專門針對樓宇自控設備設計的數(shù)據(jù)鏈路規(guī)范。ＢＡＣｎｅｔ在物理介質(zhì)上，支持雙絞線、同軸電纜和光纜，在拓撲結(jié)構(gòu)上，支持星型和總線拓撲。

5?????? BACnet網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

ＢＡＣｎｅｔ沒有嚴格規(guī)定網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)。其中：網(wǎng)段（Ｓｅｇｍｅｎｔ）是多個物理網(wǎng)段通過中繼器（Ｒ）連接形成的段落區(qū)間；網(wǎng)絡是多個網(wǎng)段通過網(wǎng)橋（Ｂ）連接而成的，每個網(wǎng)絡都形成一個ＭＡＣ地址域；ＢＡＣｎｅｔ／Ｉｎｔｅｒｎｅｔ網(wǎng)絡是將使用不同局域網(wǎng)技術(shù)的多個網(wǎng)絡用路由器（ＲＴ）互聯(lián)起來形成的網(wǎng)際網(wǎng)。

目前，BACnet標準使用兩種技術(shù)實現(xiàn)與Internet的互聯(lián)。第一種技術(shù)附件Ｈ中稱之為“隧道”技術(shù)，并將其設備稱之為分組封裝／拆裝設備，簡稱ＰＡＤ。其作用就像一個網(wǎng)關(guān)／路由器，這在圖２中兩個半路由器連接廣域網(wǎng)形成一個完全的BACnet路由器有所體現(xiàn)。第二種技術(shù)附件Ｊ中稱之為BACnet／IP，設備直接封裝IP幀／包在BACnet網(wǎng)絡和Internet上傳輸。PAD將BACnet報文數(shù)據(jù)封裝在ＩＰ協(xié)議數(shù)據(jù)包內(nèi)傳輸，在目的BACnet網(wǎng)絡解封。因此每個連接Internet的BACnet網(wǎng)絡都要配置ＰＡＤ網(wǎng)關(guān)／路由器。它可以是一個單獨的設備，也可以是某種樓宇控制設備功能的一部分。

在ＢＡＣｎｅｔ拓撲中設備之間只存在一條邏輯通路，無需廣域網(wǎng)的最優(yōu)路由算法；其次，ＢＡＣｎｅｔ具有單一的局部地址空間，所以ＢＡＣｎｅｔ參照ＯＳＩ模型制定了簡化的網(wǎng)絡層協(xié)議，向應用層提供不確認無連接的數(shù)據(jù)單元傳送服務。每個ＢＡＣｎｅｔ設備都被一個網(wǎng)絡號碼和一個ＭＡＣ地址唯一確定。

網(wǎng)絡層通過“路由器”實現(xiàn)兩個或多個異類ＢＡＣｎｅｔ局域網(wǎng)（不同的數(shù)鏈層）的連接，并通過協(xié)議報文進行“路由器”的自動配置、路由表維護和擁塞控制。ＢＡＣｎｅｔ路由器與每個網(wǎng)絡的連接處稱為一個“端口”。路由表中包含端口的下列項目：（１）端口所連接網(wǎng)絡的ＭＡＣ地址和網(wǎng)絡號；（２）端口可到達網(wǎng)絡的網(wǎng)絡號列表及與這些網(wǎng)絡的連接狀態(tài)。圖２中，“１／２ＲＴ”是半路由器，由ＰＴＰ連接形成一個完整的ＢＡＣｎｅｔ路由器，即ＢＡＣｎｅｔ網(wǎng)際網(wǎng)將廣域網(wǎng)技術(shù)向應用層屏蔽。

ＢＡＣｎｅｔ應用層即ＢＡＣｎｅｔ應用實體，通過ＡＰＩ（應用編程接口）為上層應用程序服務，并與對等應用層實體通信。應用實體由兩部分組成：用戶單元和應用服務單元（ＡＳＥ）。ＡＳＥ是一組特定內(nèi)容的應用服務。而用戶單元支持本地ＡＰＩ、保存事務處理上下文信息、產(chǎn)生請求ＩＤ、記錄ＩＤ對應的應用服務響應、維護超時重傳機制所需的計數(shù)器以及將設備行為要求映射為對象。

ＢＡＣｎｅｔ應用層提供證實和非證實兩種類型的服務。ＢＡＣｎｅｔ定義了四種服務原語：請求、指示、響應和證實，它們通過應用層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ＡＰＤＵ）傳遞。由于ＢＡＣｎｅｔ建立在無連接的通信模式上，所以ＯＳＩ模型提供端到端服務的傳輸層部分簡化功能也由應用層實現(xiàn)，分別為：可靠的端到端傳輸和差錯校驗；報文分段和流量控制；報文重組和序列控制。

?

6?????? BACnet協(xié)議實現(xiàn)

6.1??? BACnet/IP的報文結(jié)構(gòu)

在網(wǎng)絡上傳輸?shù)奈锢韼袷饺鐖D2所示。

?

?

PCI：協(xié)議控制單元。

APDU = APCI+ DATA

NPDU = NPCI+ NSDU

LPDU = LPCI+? LSDU

MPDU = MPCI+ MSDU

PPDU = PPCI+ PSDU

?

圖2? 物理幀的格式

6.2????? 報文實現(xiàn)過程

?????? 數(shù)據(jù)

+

APCI(應用層協(xié)議控制單元)

+

NPCI(網(wǎng)絡層協(xié)議控制單元)

+

BVLLPCI(BACnet 虛擬鏈路層協(xié)議控制單元)

?

然后將所得的BVLL 報文整體交給網(wǎng)絡層，這里采用UDP(用戶數(shù)據(jù)報)協(xié)議，指定接收端的IP地址和端口‘0xBAC0’發(fā)送。

客戶端發(fā)送ReadProperty-Request(讀屬性請求)報文，而服務器端在正確接收報文并解碼成功后，如果存在該屬性(Property)，則返回Result(+)正響應ReadProperty-ACK(讀屬性響應)報文，如果不存在該屬性，則返回Result(－)負響應報文，并返回相應的錯誤代碼。解碼過程只是編碼過程的逆過程。

6.3????? 編碼過程

5.3.1 ?ASN（Abstract Syntax Notation One）

　是一種 ISO/ITU-T 標準，描述了一種對數(shù)據(jù)進行表示、編碼、傳輸和解碼的數(shù)據(jù)格式。它提供了一整套正規(guī)的格式用于描述對象的結(jié)構(gòu)，而不管語言上如何執(zhí)行及這些數(shù)據(jù)的具體指代，也不用去管到底是什么樣的應用程序。

TLV編碼是指先對Tag編碼，再對Length編碼，最后對Value編碼。

編碼方式

BACnet協(xié)議采用混合編碼方式，其APDU編碼分為兩部分。第一部分是數(shù)據(jù)部分也就是APDU部分，采用ASN.1基本編碼規(guī)則，即TLV編碼，它把各種數(shù)據(jù)表示為三部分：標識符字節(jié)（T），長度字節(jié)（L），內(nèi)容字節(jié)（V），來明確標識每個數(shù)據(jù)。這一部分是難點和重點，不僅需要完成對數(shù)據(jù)的編解碼，而且需要編解碼其相應的標記。

第二部分控制信息部分，由于PCI部分格式固定，具有固定的位置和長度所以可以不使用標記和長度字段直接編碼，所以可以通過參數(shù)的賦值直接完成。BACnet采用混合編碼的方法既不失靈活性又節(jié)省了開銷。

首先是對數(shù)據(jù)部分的編碼，也就是標記及各類數(shù)據(jù)的編解碼

BACnet標記編碼：BACnet的標記主要有一般標記、開始標記和結(jié)束標記。所有的標記均被封裝成一個類，其第一字節(jié)為固定的TLV格式，BACnet里以TCL表示即Tag Number(4位)，Class(1位，表示上下文標記或者應用標記)和Length/Value/Type(3位)，如果出現(xiàn)Tag Number 和Length/Value/Type 有超過第一字節(jié)規(guī)定的數(shù)據(jù)的，就在其后加上擴展的字節(jié)。

標記的類定義如下，其中TCL以結(jié)構(gòu)體field來定義完成位操作，并定義了擴展字節(jié)externnum作為后續(xù)的擴展標記字節(jié)，以及extra1,2,3作為擴展長度字節(jié)。同時定義了三種標記的編解碼函數(shù)來通過參數(shù)傳遞完成相應的操作。

class tag

{

public:

??? struct

??? {

??????? unsigned int l:3;

??????? unsigned int c:1;

??????? unsigned int n:4;

??? }field;

??? short externnum;??

??? short extra1;

??? short extra2;

??? int extra3;

?

??? tag();

??? void TagEncode(char *p,int number,int class_t,int len);

??? void TagDiscode(char *p,int *pnum,int *pclass_t,int *plen);

??? int StartTagE(char *p,int number);

??? int EndTagE(char *p,int number);

int StartTagD(char *p,int *number);

??? int EndTagD(char *p,int *number);

private:

??? int temp;

};

具體賦值遵循如下原則：對于一般標記來說，標記編號域(T)：當標記編號為0～14(包含0 和14)時，用該域直接進行編碼。當標記編號為15～254(包含15 和254)時，則該域編碼為‘B 1111’，并在該標記字段之后用一個字節(jié)對標記編號進行編碼。但標記編碼號根據(jù)目前應用需要不得大于254，因而標記編碼擴展字節(jié)只有一個字節(jié)就可以滿足實際應用。長度/值/類型域(L)：該域所表示的內(nèi)容較為復雜，一是用于區(qū)分簡單(Primitive)類型編碼和構(gòu)造(Constructed)類型編碼。二是用于表示簡單編碼中簡單類型數(shù)據(jù)的長度和值。具體的表示方法參加BACnet協(xié)議。

?對于開始標記，該標記標識構(gòu)造編碼開始。其標記字節(jié)的Class域為‘B 1’，Length/Value/Type 域為‘B 110’。相應的結(jié)束標記的標記字節(jié)的Class域為‘B 1’，Length/Value/Type 域為‘B 111’。所以這兩個標記的編解碼只需簡單的傳遞number參數(shù)。開始標記和結(jié)束標記用于構(gòu)造類型數(shù)據(jù)的編碼。

讀屬性服務是構(gòu)造類型數(shù)據(jù)。構(gòu)造類型數(shù)據(jù)是簡單類型經(jīng)過復雜組合而形成的具有一定結(jié)構(gòu)的復合數(shù)據(jù)，構(gòu)造類型可以嵌套。該類型由兩個必須包括的項：objectIdentifier 、propertyIdentifier 和一個可選的項： propertyArrayIndex 分別描述讀請求所要讀的對象，屬性和是否存在數(shù)據(jù)類型組。

6.4????? 地址碼設定

　　ＢＡＣｎｅｔ參照ＯＳＩ模型制定了簡化的網(wǎng)絡層協(xié)議，向應用層提供不確認無連接的數(shù)據(jù)單元傳送服務。每個ＢＡＣｎｅｔ設備都被一個網(wǎng)絡號碼和一個ＭＡＣ地址唯一確定。

可信自控的控制器（DDC）在BACnet網(wǎng)絡中遵循以下簡單的地址設置方法，來保證在多種廠商設備聯(lián)網(wǎng)的BACnet網(wǎng)絡中地址的唯一性。這里，Device# 是BACnet地址碼，RCC#是可信自控的地址碼。
主網(wǎng)： Device# ＝ 主網(wǎng)控制器RCC# ＊1000
子網(wǎng)SubA： Device# ＝ 主網(wǎng)控制器RCC# ＊1000 ＋ SubA控制器RCC#
子網(wǎng)SubB： Device# ＝ 主網(wǎng)控制器RCC# ＊1000 ＋ SubB控制器RCC# ＋ 200

　　下面說明可信自控的地址碼（RCC#）與BACnet地址碼（BACnet#）在一個網(wǎng)絡系統(tǒng)中共存和相互之間的關(guān)系。
　　在主網(wǎng)上，有控制器MACH1、MACH-Zone、ETHRT-Link和MACH-Global，其RCC#分別為1、2、3和4，其Device#分別為1000，2000，3000，4000。在MACH-Global（RCC#＝4）
　　上有2個子網(wǎng)SubA和SubB。SubA上MACH2和MACH-Air控制器，其RCC#為4A1和4A2，其BACnet地址碼Device#為4001和4002。SubB上有MACH-Air和MACH-Zone控制器，其RCC#為4B1和4B2，其BACnet地址碼Device#為4201和4202。同理，ETHER-Link（Device#=3）下掛一個子網(wǎng)，有MACH-Air和MACH-Zone控制器，其RCC#為3A1和3A2，其BACnet地址碼Device#為3001和3002。

7?????? BACnet協(xié)議摘錄

1.?????? 應用層模型：

應用程序，應用程序接口API，下面是BACnet的應用層，由BACnet 用戶元素和BACnet ASE組成，ASEl“application service element”。對等的應用層之間采用抽象服務原語進行信息交互。

四服務原語的定義：請求，指示，響應和確認。原語通過PDUS協(xié)議數(shù)據(jù)單元進行表達，（protocol data units）

通過應用程序接口，用戶實現(xiàn)遠程訪問。接口控制信息包括ICI(interface control information)服務原語和服務的具體參數(shù)，

?

ICI接口參數(shù)：DA,SA, NP, DER

DA: destination_address:欲接收設備的地址。

SA: source_address: 服務原語發(fā)出的設備地址.?格式(設備名稱，網(wǎng)絡地址)

NP: network_priotiry: 四層網(wǎng)絡優(yōu)先參數(shù)。

DER: data_expecting_reply: 服務發(fā)出后是否期待返回，TRUE OR FALSE.

?

BACnet定義了客戶端和服務器通信模型的應用服務

APDU長度：

本地BUFFER, NPDU, 50字節(jié),三者中的最小者。

?

2.?????? 網(wǎng)絡層

BACnet網(wǎng)絡層提供由一個BAC到另一個的網(wǎng)絡連接而，不管各自網(wǎng)絡采用了怎樣的數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)。一個BACnet設備地址由網(wǎng)絡地址和MAC地址唯一確定。

?

NPDU長度最大值列表：

?

網(wǎng)絡層交互提供的數(shù)據(jù)原語：

??

????? NPDU中的第一個字節(jié)是版本信息，第二個字節(jié)是控制信息，只是當前或存在的NPCI。

一個控制字節(jié)中的位信息表示如下：

Bit7： 1： NSDU是一個消息類型字段 0：NSDU是一個BACnet 的APDU。

Bit6:? ?保留信息 0 。

Bit5: ??目的地址符

Bit4：? 保留信息 0.

Bit3:? 源地址符。

Bit2:? 返回原語中data_expecting_reply參數(shù)的含義

Bit1: Bit0: 網(wǎng)絡優(yōu)先權(quán)。

?

NPDU格式：

DNET： 2:? 目的網(wǎng)絡地址號

DLEN： 1:? 目的MAC層地址長

DADR： V:? 目的MAC地址

DA:??????? 本地網(wǎng)絡MAC地址

SNET:? 2 ：源網(wǎng)絡網(wǎng)絡號

SLEN:?? 1?? 源MAC地址長

SADR:? V: 源MAC地址

SA:???????? ?? 本地網(wǎng)絡MAC地址

Hop Count:? 跳躍次數(shù)，避免循環(huán)路徑。

Message type:?消息類型，00- 0A， +80?? ，P62

?

?

?

?

?

?

?

3.?????? 數(shù)據(jù)鏈路層和物理層

DATALINK 、logical link control

?

Format of an MPDU on an ISP8802-3LAN

尋找創(chuàng)業(yè)合作伙伴， 加QQ 404536204

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的BacNet开发入门2的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。