【摘 要】本文主要介紹了智能家居的4種主流總線技術，并介紹其原理和特點，最后分析了未來智能家居總線技術的發展趨勢。
【關鍵詞】智能家居；總線；RS-485；X10；LonWorks；CAN
20世紀80年代初，隨著大量采用電子技術的家用電器面市，住宅電子化出現。80年代中期，將家用電器、通信設備與安全防范設備各自獨立的功能綜合為一體后，形成了住宅自動化概念。80年代末，通信與信息技術的發展，出現了通過總線技術對住宅中各種通信、家電、安防設備進行監控與管理的商用系統，這在美國稱為Smart Home，也就是現在智能家居的原型。
智能家居最初的定義是：將家庭中各種與信息相關的通信設備、家用電器和家庭安防裝置，通過總線技術連接到一個家庭智能系統上，進行集中或異地監視、控制和家庭事務性管理，并保持這些家庭設施與住宅環境的和諧與協調�？偩�技術是智能家居的基本單元，也是智能家居的核心。
隨著智能家居的不斷發展，已經有一些較為成熟并廣泛應用的智能家居總線技術，如RS-485、X10、LonWorks、CAN等。下文將對這4種總線技術的原理做簡單介紹，并分析它們在智能家居應用中的特點。
1 RS-485總線
RS-485是一種非常常見的總線。在通信距離為幾十米到上千米時，廣泛采用RS-485 串行總線標準。它采用平衡發送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發器具有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復。
市場上一般RS-485采用半雙工工作方式，任何時候只能有一點處于發送狀態。因此，發送電路須由使能信號加以控制。RS-485用于多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線。應用RS-485 可以聯網構成分布式系統，其允許最多并聯32臺驅動器和32臺接收器。
在早期的智能家居產品中經常能看到其應用，目前已經較少使用。但大部分的智能家居產品都會留有對RS-485的接口，以便于設備的兼容。RS-485總線相較于現在其他的總線，在通信效率，抗干擾能力等諸多方面都存在著不足。但其總線協議簡單，且已經得到廣泛應用，得到了大多數廠商的支持，所以仍有其存在的價值。
2 X10總線
X10是一種國際通用的智能家居電力載波協議。該協議支持通過電力線相互通信，無需重新布線，被控制的電器可多達256路。在智能家居20余年的發展過程中，X10是最引人注目的。
X10是全球第一個利用電力線載波來控制燈飾及電子電器產品，并將其商業化的成功模式，皮可電子公司（Pico Electronics Lcd.）成功地研發出該項技術。X10是以60Hz（或50Hz）為載波，以120Hz的脈沖為調變波而研發出的數位控制技術，并制訂出一套控制規格。
X10總線協議已成為如今美國智能家居產品的主要領導者，在歐美，日本，新加坡，韓國等國也有廣泛的應用。其最大的優勢是用電力線來進行通信，不需要另外布線，安裝方便，使用簡單，價格便宜。但其缺點是傳輸速度較慢，且抗干擾能力較弱，對電網的穩定性要求相對較高。
3 LonWorks總線
LonWorks總線由美國Echelon公司推出，并由Motorola、Toshiba公司共同倡導。它采用ISO/OSI模型的全部7層通訊協議，采用面向對象的設計方法，通過網絡變量把網絡通信設計簡化為參數設置。支持雙絞線、同軸電纜、光纜和紅外線等多種通信介質，通訊速率從300bit/s至1.5M/s不等，直接通信距離可達2700m（78Kbit/s），被譽為通用控制網絡。到2010年時已有9千萬個設備使用LonWorks網絡技術。
LonWorks總線技術采用的LonTalk協議被封裝到Neuron（神經元）的芯片中，并得以實現。在智能家居領域，其最大的特點就是不像別的智能家居總線系統，必須有一個類似大腦的主機。LonWorks總線技術不需要主機，它采用的是神經元網絡。每個節點都是一個神經元，這些神經元連接到一起的時候就能協同工作，并不需要另外一個大腦來控制。所以其安全性和穩定性較其他總線大大提高。
4 CAN總線
CAN總線起初是BOSCH公司為現代汽（下轉第97頁）（上接第100頁）車應用領先推出的一種多主機局部網，由于其高性能、高可靠性、實時性等優點現也已廣泛應用于智能家居系統中。CAN總線協議的一個最大特點是廢除了傳統的站地址編碼，而代之以對通信數據塊進行編碼。
采用這種方法的優點可使網絡內的節點個數在理論上不受限制，數據塊的標識碼可由11位或29位二進制數組成，因此可以定義2或2個以上不同的數據塊。這種按數據塊編碼的方式，還可使不同的節點同時接收到相同的數據，這一點在分布式控制系統中非常有用。數據段長度最多為8個字節，可滿足通常工業領域中控制命令、工作狀態及測試數據的一般要求。同時，8個字節不會占用總線時間過長，從而保證了通信的實時性。
CAN總線協議采用CRC檢驗并可提供相應的錯誤處理功能，保證了數據通信的可靠性。CAN總線卓越的特性、極高的可靠性和獨特的設計，已越來越受到各界的重視，并已公認為最有前途的總線之一。
5 結束語
從上面介紹的總線技術本身來分析，總線技術需具有如下特點：現場控制設備具有通信功能，便于構成底層控制網絡；通信標準的公開、一致，使系統具備開放性，設備間具有互可操作性；功能塊與結構的規范化使相同功能的設備間具有互換性；控制功能下放到現場，使控制系統結構具備高度的分散性。
目前，國內專業智能家居廠家的數量正在迅速增長。智能家居市場在未來的三五年內會高速增長，新技術、新產品也會不斷出現并投入應用。就目前的發展趨勢分析，預計今后兩年內全世界有將近1億的家庭將構建智能家居。如此龐大的市場，給我們帶來了機遇和挑戰。
分析總線技術未來的發展趨勢，其中可以肯定的一點就是，尋求統一的總線技術國際標準，將是總線技術或智能家居產業的主要任務�，F階段各種總線技術并存，各大廠商擁有其各自的標準，這極不利于智能家居產業的大面積推廣。其實自1999年開始，我國政府部門就已密切注意到這個動向和趨勢，國家信息產業部、國家科委、建設部等部委組織有關專家論證和規劃在我國如何發展智能家居和住宅小區的計劃，開始著手研究和制定有關我國家庭智能化的標準。
【參考文獻】
�。郏保葜芎椋�.智能家居控制系統[M].北京:中國電力出版社,2005.
�。郏玻輻钣廊A.基于CAN總線和語音識別的智能家居控制系統的設計[J].嘉應學院學報,2010(02).
［３］陶莉,等.基于RS-485總線的智能家居系統[J].自動化儀表,2007(11).
�。郏矗葳w瑞芬.關于物聯網智能家居的初探[J].科技信息,2010(22).
�。圬熑尉庉嫞和蹯o］
【關鍵詞】智能家居；總線；RS-485；X10；LonWorks；CAN
20世紀80年代初，隨著大量采用電子技術的家用電器面市，住宅電子化出現。80年代中期，將家用電器、通信設備與安全防范設備各自獨立的功能綜合為一體后，形成了住宅自動化概念。80年代末，通信與信息技術的發展，出現了通過總線技術對住宅中各種通信、家電、安防設備進行監控與管理的商用系統，這在美國稱為Smart Home，也就是現在智能家居的原型。
智能家居最初的定義是：將家庭中各種與信息相關的通信設備、家用電器和家庭安防裝置，通過總線技術連接到一個家庭智能系統上，進行集中或異地監視、控制和家庭事務性管理，并保持這些家庭設施與住宅環境的和諧與協調�？偩�技術是智能家居的基本單元，也是智能家居的核心。
隨著智能家居的不斷發展，已經有一些較為成熟并廣泛應用的智能家居總線技術，如RS-485、X10、LonWorks、CAN等。下文將對這4種總線技術的原理做簡單介紹，并分析它們在智能家居應用中的特點。
1 RS-485總線
RS-485是一種非常常見的總線。在通信距離為幾十米到上千米時，廣泛采用RS-485 串行總線標準。它采用平衡發送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發器具有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復。
市場上一般RS-485采用半雙工工作方式，任何時候只能有一點處于發送狀態。因此，發送電路須由使能信號加以控制。RS-485用于多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線。應用RS-485 可以聯網構成分布式系統，其允許最多并聯32臺驅動器和32臺接收器。
在早期的智能家居產品中經常能看到其應用，目前已經較少使用。但大部分的智能家居產品都會留有對RS-485的接口，以便于設備的兼容。RS-485總線相較于現在其他的總線，在通信效率，抗干擾能力等諸多方面都存在著不足。但其總線協議簡單，且已經得到廣泛應用，得到了大多數廠商的支持，所以仍有其存在的價值。
2 X10總線
X10是一種國際通用的智能家居電力載波協議。該協議支持通過電力線相互通信，無需重新布線，被控制的電器可多達256路。在智能家居20余年的發展過程中，X10是最引人注目的。
X10是全球第一個利用電力線載波來控制燈飾及電子電器產品，并將其商業化的成功模式，皮可電子公司（Pico Electronics Lcd.）成功地研發出該項技術。X10是以60Hz（或50Hz）為載波，以120Hz的脈沖為調變波而研發出的數位控制技術，并制訂出一套控制規格。
X10總線協議已成為如今美國智能家居產品的主要領導者，在歐美，日本，新加坡，韓國等國也有廣泛的應用。其最大的優勢是用電力線來進行通信，不需要另外布線，安裝方便，使用簡單，價格便宜。但其缺點是傳輸速度較慢，且抗干擾能力較弱，對電網的穩定性要求相對較高。
3 LonWorks總線
LonWorks總線由美國Echelon公司推出，并由Motorola、Toshiba公司共同倡導。它采用ISO/OSI模型的全部7層通訊協議，采用面向對象的設計方法，通過網絡變量把網絡通信設計簡化為參數設置。支持雙絞線、同軸電纜、光纜和紅外線等多種通信介質，通訊速率從300bit/s至1.5M/s不等，直接通信距離可達2700m（78Kbit/s），被譽為通用控制網絡。到2010年時已有9千萬個設備使用LonWorks網絡技術。
LonWorks總線技術采用的LonTalk協議被封裝到Neuron（神經元）的芯片中，并得以實現。在智能家居領域，其最大的特點就是不像別的智能家居總線系統，必須有一個類似大腦的主機。LonWorks總線技術不需要主機，它采用的是神經元網絡。每個節點都是一個神經元，這些神經元連接到一起的時候就能協同工作，并不需要另外一個大腦來控制。所以其安全性和穩定性較其他總線大大提高。
4 CAN總線
CAN總線起初是BOSCH公司為現代汽（下轉第97頁）（上接第100頁）車應用領先推出的一種多主機局部網，由于其高性能、高可靠性、實時性等優點現也已廣泛應用于智能家居系統中。CAN總線協議的一個最大特點是廢除了傳統的站地址編碼，而代之以對通信數據塊進行編碼。
采用這種方法的優點可使網絡內的節點個數在理論上不受限制，數據塊的標識碼可由11位或29位二進制數組成，因此可以定義2或2個以上不同的數據塊。這種按數據塊編碼的方式，還可使不同的節點同時接收到相同的數據，這一點在分布式控制系統中非常有用。數據段長度最多為8個字節，可滿足通常工業領域中控制命令、工作狀態及測試數據的一般要求。同時，8個字節不會占用總線時間過長，從而保證了通信的實時性。
CAN總線協議采用CRC檢驗并可提供相應的錯誤處理功能，保證了數據通信的可靠性。CAN總線卓越的特性、極高的可靠性和獨特的設計，已越來越受到各界的重視，并已公認為最有前途的總線之一。
5 結束語
從上面介紹的總線技術本身來分析，總線技術需具有如下特點：現場控制設備具有通信功能，便于構成底層控制網絡；通信標準的公開、一致，使系統具備開放性，設備間具有互可操作性；功能塊與結構的規范化使相同功能的設備間具有互換性；控制功能下放到現場，使控制系統結構具備高度的分散性。
目前，國內專業智能家居廠家的數量正在迅速增長。智能家居市場在未來的三五年內會高速增長，新技術、新產品也會不斷出現并投入應用。就目前的發展趨勢分析，預計今后兩年內全世界有將近1億的家庭將構建智能家居。如此龐大的市場，給我們帶來了機遇和挑戰。
分析總線技術未來的發展趨勢，其中可以肯定的一點就是，尋求統一的總線技術國際標準，將是總線技術或智能家居產業的主要任務�，F階段各種總線技術并存，各大廠商擁有其各自的標準，這極不利于智能家居產業的大面積推廣。其實自1999年開始，我國政府部門就已密切注意到這個動向和趨勢，國家信息產業部、國家科委、建設部等部委組織有關專家論證和規劃在我國如何發展智能家居和住宅小區的計劃，開始著手研究和制定有關我國家庭智能化的標準。
【參考文獻】
�。郏保葜芎椋�.智能家居控制系統[M].北京:中國電力出版社,2005.
�。郏玻輻钣廊A.基于CAN總線和語音識別的智能家居控制系統的設計[J].嘉應學院學報,2010(02).
［３］陶莉,等.基于RS-485總線的智能家居系統[J].自動化儀表,2007(11).
�。郏矗葳w瑞芬.關于物聯網智能家居的初探[J].科技信息,2010(22).
�。圬熑尉庉嫞和蹯o］
