El “European Installation Bus” (EIB) es un standard englobado en KNX para la interconexión de dispositivos domóticos en una red descentralizada.
En una instalación domótica podemos encontrar numerosos dispositivos para el control de la luz, temperatura, automatismos de puertas y persianas, etc. En general, estos dispositivos se agrupan en “sensores” y “actuadores”. Cada uno de estos dispositivos se comunica con los demás enviando y recibiendo “telegramas” (paquetes de información) por el bus.
Físicamente el medio que implementa el bus puede ser:
- Un cable de par trenzado (TP) que se tiende paralelo a la instalación eléctrica.
- Una comunicación inalámbrica
- La propia red eléctrica previamente existente (PowerLine, PL)
Topología de una red EIB sobre TP
Una red EIB sobre TP se estructura en varios niveles:
- Un segmento de línea permite conectar hasta 64 dispositivos (denominados APT). Cada segmento de línea cuenta con una fuente de alimentación que suministra energía a los dispositivos que se conectan al mismo.
- Una línea puede constar de hasta 4 segmentos de línea
- Un área consta de una línea principal, a la que se pueden conectar hasta 15 líneas adicionales mediante “acopladores de línea” (AL).
- Por último, una línea backbone permite conectar hasta 15 áreas.
Direccionamiento de los dispositivos
En un bus EIB, cada dispositivo es identificado mediante una dirección física y una o varias direcciones de grupo.
La dirección física de 16 bits tiene la estructura AAAA-LLLL-CCCCCCCC, en donde:
- AAAA identifica el área (de 1 a 15)
- LLLL identifica la línea dentro del área (de 1 a 15)
- CCCCCCCC identifica el componente dentro de la línea.
El valor AAAA=0 se aplica a los dispositivos conectados directamente a la línea que interconecta las distintas áreas.
El valor LLLL=0 se aplica a los dispositivos conectados a la línea principal de un área.
Por último, el valor CCCCCCCC=0 identifica al acoplador de línea (AL) o de área (AA)
Filtrado de telegramas por los acopladores de línea
Cuando se configura un acoplador de línea, se le proporciona una tabla con las direcciones de los dispositivos conectados directamente a dicha línea.
Cuando el acoplador recibe un telegrama, comprueba si la dirección de destino se encuentra en la tabla. Si no es así, envía el telegrama al resto de las líneas, pero si el telegrama está dirigido a un dispositivo local, sólo lo entrega en la línea en donde se encuentra conectado el dispositivo.
Estructura de un telegrama IMI
En el interior del bus, los telegramas que intercambian los dispositivos tienen la siguiente estructura (IMI, Internal Message Interface):
Control / Origen / Destino / Contador / Longitud / Datos / Comprobación
- Control: 8 bits
- Origen: 16 bits
- Destino: 16 bits mas 1 bit (0: dirección física, 1: dirección de grupo)
- Contador: 3 bits
- Longitud: 4 bits. Indica el número de bytes del campo de datos
- Datos: de 1 a 15 bytes. Datos útiles
- Comprobación: 8 bits para detectar errores de transmisión.
Conectividad con el bus desde el exterior
TP-UART
La manera de establecer una conexión al bus desde el exterior ha ido evolucionando a lo largo del tiempo. Históricamente, se han utilizado transceivers TP-UART (Twisted Pair – Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) que convierten las señales utilizadas en el par trenzado a bytes en un puerto serie RS232.
BCU
Posteriormente, aparecieron los dispositivos BCU (Bus Coupling Unit) que también permiten acceder al bus por puerto serie, y además incorporan un microprocesador que implementa el protocolo de comunicación del bus en el lado TP, y un protocolo externo (EMI, External Message Interface) en el lado RS232.
Hay dos modalidades de BCU, denominadas BCU1 y BCU2.
Los acopladores BCU1 son más antiguos, y tienen algunas limitaciones. Disponen de poca memoria, y utilizan un interfaz RS232 de tipo PEI16, que es un protocolo asíncrono con un handshake basado en tiempos críticos. Este handshake sólo se puede implementar en un PC mediante un driver de bajo nivel.
Para evitar las limitaciones de los acopladores BCU1, se desarrollaron los acopladores BCU2. Estos acopladores disponen de más memoria, y utilizan un interfaz RS232 de tipo PEI10/FT1.2, sin los problemas de tiempos críticos de PEI16.
USB, EIBnet/IP
Por último, aparecieron los dispositivos que permiten conectarse al bus desde una red IP y desde un puerto USB.
La conectividad con la red IP se realiza a través del la dirección multicast 224.0.23.12:3671 mediante el envío de paquetes UDP
También es posible establecer una conexión uno-a-uno con la dirección IP del dispositivo que se conecta al bus.
Protocolo cEMI
En cuanto a la estructura de los telegramas intercambiados entre el bus y el exterior (EMI, External Message Interface), también han ido evolucionando, pasando por las especificaciones EMI1, EMI2 y finalmente cEMI (Common External Message Interface).
La estructura de una trama cEMI es de la forma:
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 |
+---------+---------+--------+--------+--------+--------+---------+---------+--------+---------+ | Header | Conn | Msg |Add.Info| Ctrl 1 | Ctrl 2 | Source | Dest. | Data | APDU | | | Header | Code | Length | | | Address | Address | Length | | +---------+---------+--------+--------+--------+--------+---------+---------+--------+---------+ 6 bytes 4 bytes 1 byte 1 byte 1 byte 1 byte 2 bytes 2 bytes 1 byte 2 bytes Header = Ver más abajo la estructura del header Conn Header = Header de conexión que incluye un channel ID y número de secuencia Message Code = Ver más abajo los posibles códigos de mensaje cEMI Add.Info Length = 0x00 - no additional info Control Field 1 = Control Field 2 = Source Address = 0x0000 - filled in by router/gateway with its source address which is part of the KNX subnet Dest. Address = KNX group or individual address (2 byte) Data Length = Number of bytes of data in the APDU excluding the TPCI/APCI bits APDU = Application Protocol Data Unit - the actual payload including transport protocol control information (TPCI), application protocol control information (APCI) and data passed as an argument from higher layers of the KNX communication stack |
El Header es de la forma
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 |
Header Length (1 byte) = 0x06 KNXnet version (1.0) = 0x10 Service type descriptor (2 bytes) Total length (2 bytes) El Service type descriptor puede ser: SEARCH_REQUEST 0x0201 SEARCH_RESPONSE 0x0202 DESCRIPTION_REQUEST 0x0203 DESCRIPTION_RESPONSE 0x0204 CONNECTION_REQUEST 0x0205 CONNECTION_RESPONSE 0x0206 CONNECTIONSTATE_REQUEST 0x0207 CONNECTIONSTATE_RESPONSE 0x0208 DISCONNECT_REQUEST 0x0209 DISCONNECT_RESPONSE 0x020A TUNNEL_REQUEST 0x0420 TUNNEL_RESPONSE 0x0421 DEVICE_CONFIGURATION_REQUEST 0x0310 DEVICE_CONFIGURATION_ACK 0x0311 ROUTING_INDICATION 0x0530 |
El Connection Header contiene:
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1 2 3 4 5 6 |
Header Lenght (1 byte) = 0x04 channel id (1 byte) sequence number (1 byte) reserved (1 byte) = 0x00 |
Los posibles códigos de mensaje cEMI son:
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 |
FROM NETWORK LAYER TO DATA LINK LAYER Data Link Layer Message Primitive Code --------------- ------- L_Raw.req 0x10 L_Data.req 0x11 Data Service. Primitive used for transmitting a data frame L_Poll_Data.req 0x13 Poll Data Service FROM DATA LINK LAYER TO NETWORK LAYER Data Link Layer Message Primitive Code --------------- ------- L_Poll_Data.con 0x25 Poll Data Service L_Data.ind 0x29 Data Service. Primitive used for receiving a data frame L_Busmon.ind 0x2B Bus Monitor Service L_Raw.ind 0x2D L_Data.con 0x2E Data Service. Primitive used for local confirmation that a frame was sent (does not indicate a successful receive though) L_Raw.con 0x2F |
Los dos bytes de control tienen la estructura:
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 |
Control Field 1 Bit | ------+--------------------------------------------------------------- 7 | Frame Type - 0x0 for extended frame | 0x1 for standard frame ------+--------------------------------------------------------------- 6 | Reserved | ------+--------------------------------------------------------------- 5 | Repeat Flag - 0x0 repeat frame on medium in case of an error | 0x1 do not repeat ------+--------------------------------------------------------------- 4 | System Broadcast - 0x0 system broadcast | 0x1 broadcast ------+--------------------------------------------------------------- 3 | Priority - 0x0 system | 0x1 normal ------+ 0x2 urgent 2 | 0x3 low | ------+--------------------------------------------------------------- 1 | Acknowledge Request - 0x0 no ACK requested | (L_Data.req) 0x1 ACK requested ------+--------------------------------------------------------------- 0 | Confirm - 0x0 no error | (L_Data.con) - 0x1 error ------+--------------------------------------------------------------- Control Field 2 Bit | ------+--------------------------------------------------------------- 7 | Destination Address Type - 0x0 individual address | - 0x1 group address ------+--------------------------------------------------------------- 6-4 | Hop Count (0-7) ------+--------------------------------------------------------------- 3-0 | Extended Frame Format - 0x0 standard frame ------+--------------------------------------------------------------- |
Apéndice A – Códigos de mensaje EMI1/EMI2/cEMI
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 |
IMI1 EMI1 EMI2 cEMI default comment /IMI2 dest. L_Busmon.ind 29 49 2B 2B PEI L_Raw_Data.req 10 10 LL L_Raw_Data.con 2F L_Raw_Data.ind 2D L_Data.req 11 11 11 11 LL L_Data.con 2E 4E 2E 2E NL EMI1/IMI1: TL L_Data.ind 29 49 29 29 NL EMI1/IMI1: TL L_Poll_Data.req 13 13 LL L_Poll_Data.con 25 25 NL N_Data_Individual.req 13 LL N_Data_Individual.con 4E TCL N_Data_Individual.ind 49 TCL N_Data_Group.req 22 NL N_Data_Group.con 3E TLG N_Data_Group.ind 3A TLG N_Data_Broadcast.req 2C NL N_Data_Broadcast.con 4F TLC N_Data_Broadcast.ind 4D TLC N_Poll_Data.req 23 NL N_Poll_Data.con 35 TLG T_Connect.req 23 23 43 TLC EMI1/IMI1: TL T_Connect.con 86 MG T_Connect.ind 33 43 85 MG T_Disconnect.req 24 24 44 TLC EMI1/IMI1: TL T_Disconnect.con 88 MG T_Disconnect.ind 34 44 87 MG T_Data_Connected.req 21 21 41 TLC EMI1/IMI1: TL T_Data_Connected.con 8E MG T_Data_Connected.ind 39 49 89 MG T_Data_Group.req 22 22 32 TLG EMI1/IMI1: TL T_Data_Group.con 3E 4E 7E ALG T_Data_Group.ind 3A 4A 7A ALG T_Data_Broadcast.req 2B 2B 4C TLC T_Data_Broadcast.con 8F MG T_Data_Broadcast.ind 38 48 8D MG T_Data_Individual.req 2A 2A 4A TLC T_Data_Individual.con 3F 4F 9C MG T_Data_Individual.ind 32 42 94 MG T_Poll_Data.req 33 TLG T_Poll_Data.con 75 ALG M_Connect.req M_Connect.con M_Connect.ind D5 User PEI if User is not running M_Disconnect.req M_Disconnect.con M_Disconnect.ind D7 User PEI if User is not running M_User_Data_Connected.req 31 31 82 MG M_User_Data_Connected.con D1 User PEI if User is not running M_User_Data_Connected.ind 59 49 D2 User PEI if User is not running A_Data_Group.req 72 ALG A_Data_Group.con EE User PEI if User is not running A_Data_Group.ind EA User PEI if User is not running M_User_Data_Individual.req 81 MG M_User_Data_Individual.con DE User PEI if User is not running M_User_Data_Individual.ind D9 User PEI if User is not running A_Poll_Data.req 73 ALG A_Poll_Data.con E5 User PEI if User is not running M_InterfaceObj_Data.req 9A MG M_InterfaceObj_Data.con DC User PEI if User is not running M_InterfaceObj_Data.ind D4 User PEI if User is not running U_Value_Read.req 35 35 74 ALG U_Value_Read.con 55 45 E4 User U_Flags_Read.req 37 37 7C ALG U_Flags_Read.con 57 47 EC User U_Event.ind 5D 4D E7 User U_Value_Write.req 36 36 71 ALG U_User_data >D0 User PC_SetValue.req 46 46 A6 MG In BCU2 not posted to MG but handled in PEI module PC_GetValue.req 4C 4C AC MG In BCU2 not posted to MG but handled in PEI module PC_GetValue.con 4B 4B AB PEI PEI_Identify.req A7 - PEI_Identify.con A8 PEI PEI_Switch.req A9 - TM_Timer.ind C1 User |
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