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2 2001 TAPKO Technologies GmbH Yorckstr. 22, Regensburg, Germany The data contained herein are subject to change without notice. Tapko does not warrant for correctness or completeness of the document. The reproduction, transmission or use of this document or it s contents is not permitted without written authority. All rights reserved. 2 /

3 1 Inhalt 1 Inhalt Einleitung EIB / Konnex Interworking EIB-/Konnex-Zertifizierung Integration in die ETS (Entwickler) Integration in die ETS (Endkunde) Features Struktur des TAPKO EIB-/Konnex Stack Konfiguration des TAPKO EIB- / KNX-Stacks Zielplattform Medien / Ankopplung an den KNX-Bus Konfigurationsmodi Gerätemodelle / Geräteprofile EIB-/KNX-Features Gruppenkommunikation Interfaceobjekte Direkter Speicherzugriff Device Descriptor Read Network Parameter Read Individuelle Adresse Link Services Sonstige Services Speichertypen (EEPROM) Applikation Schnittstelle zur Applikation (API) Prozessorresourcen Entwicklungsumgebung Entwicklungsplattform Screenshots der Windowsoberfläche Notwendige Entwicklungstools Dokumentation / Unterstützung Dokumentation Einarbeitung / Schulung / Support Demo Vorteile des TAPKO EIB- / KNX-Stacks gegenüber einer Standardkomponente (BCU, BIM) / 27

4 2 Einleitung Wir haben einen eigenen EIB / Konnex Kommunikationsstack (EIB- / KNX-Stack) entwickelt. Einer der Schwerpunkte bei der Implementierung war und ist es, den TAPKO EIB- / KNX-Stack flexibel und modular zu gestalten. Durch diese Flexibilität und Modularität ist es möglich, den TAPKO EIB- / KNX-Stack an die verschiedensten Anforderungen anzupassen. So unterstützt er unter anderem die verschiedenen Konnex-Inbetriebnahmemodi (System-, Easy- und Automatic-mode) und Gerätemodelle. Ebenso läßt sich der TAPKO EIB- / KNX-Stack an die verschiedenen Hardwareplattformen anpassen. Die Applikationen werden von den verschiedenen Konfiguration des TAPKO EIB- / KNX-Stack kaum beeinflusst - die Einstellungen werden für die Applikation verborgen durchgeführt. Selbstverständlich ist der TAPKO EIB- / KNX-Stack anhand des aktuellen Konnex-Handbuches sowie dessen Erweiterungen implementiert zertifiziert und somit kompatibel zur ETS. Für die Gerätesoftware ist damit lediglich die Zertifizierung der Applikation notwendig. Um die Entwicklung der Applikation zu vereinfachen wird eine umfangreiche Schnittstelle für die Applikation (API) zur Verfügung gestellt. Diese umfasst diverse Funktionen. Dazu gehört sowohl die einfache Auswertung und Stimulation von Gruppenobjekte, als auch eine Reihe anderer Funktionen wie Timer, Konvertierungen und vieles mehr. Als Entwicklungsumgebung kann einerseits unser Test- bzw. Demoboard genutzt werden. Andererseits steht der komplette TAPKO EIB- / KNX-Stack auch unter Windows zur Verfügung. Es ist somit möglich, umfangreichere Logik der Applikation mit Hilfe mächtiger Windows Entwicklungswerkzeuge zu entwickeln. Durch diese API und die Entwicklungsumgebung können auch sehr schnell komplexere Applikationen erstellt werden. 4 /

5 3 EIB / Konnex 3.1 Interworking Unter Interworking versteht man in Konnex das Zusammenspiel von Geräten verschiedener Hersteller, sowie zwischen den verschiedenen Inbetriebnahmewerkzeugen (ETS, Easy- Controller,...) und den Geräten. Man unterscheidet deswegen auch zwei grundsätzliche Arten von Interworking: Interworking bei der Konfiguration (Configuration Interworking) Das Konfigurations-Interworking betrifft die Inbetriebnahmemechanismen und das Gerätemodell des Gerätes. Diese Mechanismen werden vom TAPKO EIB- / KNX-Stack zur Verfügung gestellt. Der TAPKO EIB- / KNX-Stack stellt somit sicher, dass dieser Teil des Interworkings eingehalten wird. Vom Applikationsentwickler sind hier nur einige Konstanten zu setzen. Diese sind unter anderem ein eindeutiger Identifier der Applikation Laufzeit-Interworking (Runtime Interworking) Laufzeit-Interworking betrifft die Kommunikation im normalen Betrieb, und somit vor allem die Gruppenkommunikation. Da die Gruppenkommunikation und die darüber ausgetauscht Daten in der Verantwortung der Applikation liegen, ist hier auch der Entwickler der Applikation für die Einhaltung der Interworkingstandards zuständig. 3.2 EIB-/Konnex-Zertifizierung Die EIB-/Konnex-Zertifizierung eines Gerätes gliedert sich in unterschiedliche Teile: Hardware Applikationssoftware TAPKO EIB- / KNX-Stack Die Hardware und Applikationssoftware entspricht der normalen Applikationszertifizierung bei einer Entwicklung mit Standardkomponenten wie einer BCU. Auch bei Verwendung des TAPKO EIB- / KNX-Stacks ist für den Entwickler der Hardware bzw. der Applikationssoftware nur diese Zertifizierung notwendig. Die Zertifizierung des TAPKO EIB- / KNX-Stacks wird von TAPKO durchgeführt, bzw. wurde bereits durchgeführt. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass die Zertifizierung des Kommunikationstacks jeweils für eine Kombination von Zielplattform, Geräteprofil und Konfigurationsmodus Gültigkeit hat. Wird von Ihnen eine weitere Kombination benötigt, so muss hierfür eine erneute Zertifizierung durchgeführt werden. Die Zertifizierung erfolgt im Rahmen der Zertifizierung des gesamten Gerätes. Es sind schon etliche Varianten zertifiziert und Geräte mit diesen Varianten auf dem Markt. Weitere Varianten befinden sich zur Zeit in der Vorbereitung für die Zertifizierung. Zertifizierung des TAPKO EIB- / KNX-Stack durch TAPKO Applikations- / Hardwarezertifizierung durch die jeweilige Entwicklungsfirma 3.3 Integration in die ETS (Entwickler) Um die Applikation dem Endkunden zur Verfügung zu stellen, muss für die Applikation ein ETS-Datenbankeintrag erstellt werden. Die Erstellung dieses Eintrags erfolgt wie bei den normalen Applikationen mit Standardkomponenten über das Herstellertool. Während des / 27

6 Buildprozesses wird ein S19-file generiert, das das Speicherabbild und auch die Laderegeln aus Sicht des EIB enthält. Dieses S19-File kann mit Hilfe des Herstellertools in die ETS importiert werden. Daraus legt die ETS die Gruppenobjekte usw. an. Zusätzlich zu diesen Binärdaten können in der Applikation die Parameter deklariert werden, die in der ETS erscheinen sollen. Diese Parameter erscheinen dann in einer Symboldatei, welche während des Compilerlaufes generiert wird. Wird diese Symboldatei in das Herstellertool der ETS eingelesen, generiert die ETS die Parameter und auch deren Typen. Die restliche Konfiguration des ETS-Datenbankeintrages erfolgt wie gewohnt. Folgende Dateien werden für den Import in die ETS generiert o S19-Datei: Tabellen, Gruppenobjekte, Defaultparameter o Symboldatei: Parameter, Typen 3.4 Integration in die ETS (Endkunde) Damit das Gerät mit dem TAPKO EIB- / KNX-Stacks vom Endkunden (Installateur, Inbetriebnehmer) konfiguriert werden kann, ist die Unterstützung des Gerätes von der ETS notwendig. Der TAPKO EIB- / KNX-Stack wurde entsprechend der Geräteprofile implementiert und auch ausgiebig mit der ETS getestet. Für die jeweilige Applikation ist noch ein zertifizierter Datenbankeintrag notwendig, um die Inbetriebnahme mit der normalen ETS zu ermöglichen. Für den Endkunden macht es dann keinen Unterschied, ob er ein Gerät mit einer Standardkomponente wie einer BCU oder ein Gerät mit dem TAPKO EIB- / KNX-Stack konfiguriert und programmiert wird. Geräte mit dem TAPKO EIB- / KNX-Stack können sowohl mit der ETS 2 als auch mit der ETS 3 konfiguriert werden. 6 /

7 4 Features 4.1 Struktur des TAPKO EIB-/Konnex Stack Der TAPKO EIB- / KNX-Stack wurde anhand des ISO-OSI Modells entworfen. Durch diese Modellierung wird einerseits eine Modularität sowie die Einhaltung des KNX-Standards erreicht, was wiederum der Testbarkeit und somit auch der Zuverlässigkeit des TAPKO EIB- / KNX-Stacks zugute kommt. Die folgende Abbildung zeigt die generelle Struktur des TAPKO EIB- / KNX-Stack: Applikation TAPKO EIB- / KNX-Stack Konfigurationsmodi S-mode E-mode A-mode Application Layer Transport Layer (Gruppenorientiert) Network Layer API Gerätemodelle BCU 1 BCU 2 BIM M112 Management Transport Layer (verbindungsorientiert) Ankopplung an das Medium (Link Layer + physical Layer) Timer Meldung system Scheduler TPUART -Treiber weitere Medientreiber Der TAPKO EIB- / KNX-Stack besteht aus zwei unterschiedlichen Blöcken, der EIB- / KNX Kommunikation sowie einigen Basismodulen. Die Basismodule stellen grundsätzliche, für den Betrieb des TAPKO EIB- / KNX-Stacks notwendige Funktionen zur Verfügung. Dies sind unter anderem Timer, ein Meldungssystem. Der TAPKO EIB- / KNX-Stack beinhaltet somit ein einfaches Betriebssystem. Die EIB- / KNX Kommunikation wickelt die Kommunikation mit dem Bussystem ab, stellt die Konfigurationsmodi und Gerätemodelle zur Verfügung. Die Applikation greift auf den TAPKO EIB- / KNX-Stack über eine Schnittstelle (API) zu. Diese API beinhaltet eine Vielzahl von Möglichkeiten. Über sie ist ein Zugriff auf die Kommunikationsobjekte, Interfaceobjekte, Timer usw. möglich. Es existieren ebenso eine Reihe von nützlichen Funktionen und Makros. : Struktur nach ISO-OSI-Modell beinhaltet o Kommunikation mit EIB-/Konnex o Basismodule wie Timer, Scheduler, Meldungssystem o Schnittstelle (API) zur Applikation / 27

8 4.2 Konfiguration des TAPKO EIB- / KNX-Stacks Durch die Modularität und Flexibilität des TAPKO EIB- / KNX-Stacks besteht die Notwendigkeit, diesen für die jeweilige Anforderung zu konfigurieren. Diese Konfiguration geschieht für den Entwickler der Applikation über einige wenige Compilerschalter in zwei Headerdateien. Mit deren Hilfe wählt er gewünschte Zielplattform und Gerätemodell. Auf Grund dieser Einstellungen werden dann die entsprechenden Module und Programmteile eingeblendet und ergeben die gewünschte Konfiguration. Zusätzlich lassen sich noch weitere Einstellungen wie z.b. verwendeter Timer, UART vornehmen. In Vorbereitung ist derzeit die Möglichkeit, für die jeweilige Konfiguration eine Bibliothek zu generieren. Diese Bibliothek erleichtert den Umgang mit dem Quellcode des TAPKO EIB- / KNX-Stacks, sowie die Versionsverwaltung. Des weiteren befindet sich noch eine Benutzeroberfläche in Vorbereitung, über welche die Konfiguration vorgenommen werden kann. Konfiguration über wenige Compilerschalter 8 /

9 4.3 Zielplattform Bei der Implementierung des TAPKO EIB- / KNX-Stacks wurde großer Wert auf die Portierbarkeit auf die verschiedensten Zielplattformen gelegt. Die gesamte Implementierung wurde in ANSI-C vorgenommen und viele andere Aspekte wie zum Beispiel die Byteorder (little endian, big endian) oder die Registergröße wurden berücksichtigt. Auch die hardware- und compiler-spezifischen Programmteile sind auf wenige Dateien beschränkt. Somit ist eine Anpassung auf neue Zielplattformen ohne große Schwierigkeiten möglich. Für verschiedene Zielplattformen existieren bereits Portierungen. Auf dem Markt - und somit zertifiziert - sind Produkte mit dem MSP430 von Texas Instruments sowie mit dem NEC 78k0. Weitere Portierungen sind in Vorbereitung bzw. wurden zu Testzwecken durchgeführt. Des weiteren kann der TAPKO EIB- / KNX-Stack auch unter Windows übersetzt und gestartet werden. Dies ist bei der Applikationsentwicklung eine Hilfe. So können alle Programmteile, die nicht die reale Prozessorhardware benötigen, auf dem PC entwickelt und getestet werden. Zur Visualisierung oder um Ein- oder Ausgänge auf dem PC nachzubilden, stehen Dialogboxen zur Verfügung, die vom Anwendungsentwickler konfiguriert werden können. Die Implementierung erfolgt mit den von Visual C zur Verfügung gestellten Mechanismen. Zusätzlich kann auch reale Hardware an die Ports des PCs angebunden und von der Applikation angesteuert werden. ANSI-C lauffähig auf 8, 16, 32 bit Mikroprozessoren / Mikrocontroller Prozessor / Compiler Abhängigkeiten auf wenige Dateien beschränkt Byteorder: little endian, big endian Mikrocontroller auf denen der Stack zertifiziert ist: o Texas Instruments MSP430 o NEC 78k / 27

10 4.4 Medien / Ankopplung an den KNX-Bus In der Konnex Spezifikation sind mehrere Übertragungsmedien definiert. Als Medium dient hier twisted pair, power line oder radio frequency. Die klassische EIB-Installation verwendet twisted pair - genauer gesagt TP1. Für die Ankopplung an TP1 gibt es wiederum verschiedene Möglichkeiten. Normalerweise wird in Verbindung mit einem EIB-Stack der TPUART eingesetzt. Der TPUART beinhaltet die physikalische Ankopplung an TP1 und kommuniziert mit dem angeschlossenen Mikrocontroller über die serielle Schnittstelle. Des weiteren gibt es noch die Möglichkeit der physikalischen Ankopplung über eine diskrete Schaltung bzw. Übertrager-IC (FZE 1066). Hier wird dann die Erkennung und Generierung der einzelnen Bits durch den Mikrocontroller übernommen. Diese Lösung wird von den BCUs verwendet. Der TAPKO EIB- / KNX-Stacks ermöglicht es, unterschiedliche Medien oder auch Ankopplungen zu unterstützen. Durch die Modularität des TAPKO EIB- / KNX-Stacks können die Module, die die Ankopplung an das Medium beinhalten, für die Applikation transparent, ausgetauscht werden. Bei den auf dem Markt befindlichen Geräten mit dem TAPKO EIB- / KNX-Stacks wird vorwiegend die Ankopplung über den TPUART verwendet. Die Ankopplung an den EIB / Konnex-Bus kann optional auch galvanisch getrennt ausgeführt werden. Für den MSP430 bietet der TAPKO EIB- / KNX-Stack die Ankopplung an den Bus über die diskrete Schaltung bzw. FZE Ankopplung an TP1 (EIB physical layer) über o TPUART o diskrete Schaltung oder FZE 1065 / FZE 1066 optional galvanisch getrennt 10 /

11 4.5 Konfigurationsmodi Das Konnex-System vereint verschiedene Arten der Inbetriebnahme der Busgeräte. Diese Konfigurationsmodi sprechen verschiedene Zielgruppen bzgl. Personen oder Projekten an. Im einzelnen sind diese Konfigurationsmodi: S-mode (System-mode) Dies ist die klassische EIB-Konfiguration. Der S-mode wird zusammen mit einem Konfigurationstool (ETS) verwendet. Die Geräte werden offline in der ETS parametriert und die Adressen vergeben. Bei der Inbetriebnahme werden diese Einstellungen dann in die Geräte übertragen. Auch bietet die ETS Möglichkeiten zur Diagnose sowie für Reengineering. Dieser Konfigurationsmodus ist sowohl für kleinere Projekte mit einigen wenigen Geräten geeignet, als auch für große Projekte mit tausenden von Geräten (Zweckbau). Die Intelligenz liegt bei diesem Konfigurationsmodus in der ETS bzw. beim Projekteur. Die Busgeräte benötigen abgesehen von der eigentlichen Funktionalität kein Wissen darüber, welche Applikation sie ausführen und wie die Konfiguration durchgeführt wird. E-mode (Easy-mode) Dieser Konfigurationsmodus wurde entwickelt um eine Inbetriebnahme ohne PC zu ermöglichen. Abhängig von der Ausprägung des Easy-modes werden die Geräte über Kodierschalter, Kontroller,... konfiguriert. Dieser Konfigurationsmodus ist vor allem für kleinere Projekte geeignet. Dieser Mode erschließt den EIB / Konnex auch für nicht so PC-versierte Installateure. Im Markt sind zur Zeit folgende Ausprägungen des Easy-Modes vertreten: Der Controller-mode wird vor allem von den Firmen Hager und Merten eingesetzt. Die Firma Siemens Building Technologies setzt für ihre Geräte auf den LTEmode. Bei beiden liegt die Intelligenz im Controller, der Kanäle verbindet. Die Busgeräte stellen hierzu die Information bereit, welche Art von Kanälen sie unterstützen. Dieser Konfigurationsmode wird auch kurz EIB-Easy genannt. A-mode (Automatic mode) Dieser Konfigurationsmodus wurde von EHS abgeleitet. Die Basisidee hinter diesem Konfigurationsmodus ist, dass die Geräte automatisch ihre Kommunikationspartner finden und mit ihnen die Verbindungen herstellen. Diese Inbetriebnahme ist für kleinere Projekte geeignet sowie für Anwendungen, bei denen ein Typ von Gerät möglichst nur einmal in der Installation vorkommt. Durch die Art der Inbetriebnahme benötigt hier jedes Gerät eine gewisse Intelligenz bezüglich der Inbetriebnahme. Dieser Konfigurationsmodus wird vor allen von den Herstellern der weißen Ware bevorzugt. Durch die Modularität des von Tapko entwickelten TAPKO EIB- / KNX-Stacks sind wir in der Lage die unterschiedlichen Konfigurationsmodi zu unterstützen. Sowohl der S-mode als auch der Easy controller mode werden heute schon in Produkten eingesetzt. Auch der A-mode wird vom TAPKO EIB- / KNX-Stack bereits unterstützt. Der gewünschte Konfigurationsmodus wird über das Gerätemodel bzw. über Compilerschalter aktiviert. Solange die Applikationsmodelle und Konfigurationsmodi zueinander passen, können auch gemischte Profile mit dem TAPKO EIB- / KNX-Stack verwendet werden (z.b. S-mode + easy controller mode). Konfigurationsmodi / 27

12 o S-mode o E-mode o A-mode Aktivierung der Konfigurationsmodi über Compilerschalter Kombination von Konfigurationsmodi möglich Folgende Konfigurationsmodi sind bereits zertifiziert, oder die Zertifizierung ist in Vorbereitung o S-mode o easy controller mode 12 /

13 4.6 Gerätemodelle / Geräteprofile Um ein Konfigurations-Interworking zu ermöglichen, sind im Konnex Handbuch Geräteprofile spezifiziert. Diese stellen sicher, dass die Geräte von unterschiedlichen Herstellern miteinander konfigurierbar sind. Die Konfiguration kann entweder durch das gemeinsame Inbetriebnahmetool ETS, oder aber über einen Controller eines beliebigen Herstellers erfolgen. Die Einhaltung dieser Geräteprofile ist Voraussetzung dafür, dass das Gerät vom Installateur konfiguriert werden kann und ist somit auch relevant für die Zertifizierung. Diese Geräteprofile beinhalten eine Vielzahl von einzelnen Features des Konnex-Systems, unter anderem die unterstützten Services, das Medium, den Konfigurationsmodus und vieles mehr. Der TAPKO EIB- / KNX-Stack kann die unterschiedlichsten Geräteprofile bzw. Gerätemodelle unterstützen. Auch in diesem Fall wird die Einstellung, welches Gerätemodell verwendet wird, für die Applikation transparent über Compilerschalter durchgeführt. Auch wenn die Datenstrukturen bei den Gerätemodellen unterschiedlich sind, so wird die Anpassung über Makros von dem Applikationsprogrammierer unbemerkt durchgeführt. Die Gerätemodelle unterscheiden sich in den Möglichkeiten und den verfügbaren Resourcen wie Speicherplatz, Anzahl der Kommunikationsobjekte und vieles mehr. Durch die unterschiedlichen Anforderungen variiert auch der Footprint (benötigter Speicher des TAPKO EIB- / KNX-Stacks). Auf dem Markt befinden sich schon seit einiger Zeit Geräte mit dem Gerätemodell BIM M112. Hier wird sowohl der S-mode, wie auch S-mode + easy controller mode eingesetzt. Außerdem unterstützt der TAPKO EIB- / KNX-Stack auch die Gerätemodelle von BCU 1 (BIM M111) und BCU 2 (BIM M114). Neue Gerätemodelle (z.b. Tiny model) werden bei Bedarf hinzugefügt. Einstellung der Gerätemodelle über Compilerschalter Folgende Gerätemodelle sind bereits zertifiziert, oder die Zertifizierung ist in Vorbereitung o BCU 1 / BIM M111 (S-mode) o BCU 1 / BIM M111 (S-mode + easy controller mode) o BIM M112 (S-mode) o BIM M112 (S-mode + easy controller mode) / 27

14 4.7 EIB-/KNX-Features Im Konnex-System sind eine Vielzahl von Features spezifiziert. In unserem TAPKO EIB- / KNX-Stack wurden die für die Gerätemodelle und Konfigurationsmodi relevanten Features implementiert Gruppenkommunikation Die normale Kommunikation der Geräte zur Laufzeit ist die Gruppenkommunikation. Hierbei kommunizieren die Gruppenobjekte der einzelnen Endgeräte miteinander. Der Datenaustausch erfolgt über die Services A_GroupValueRead bzw. A_GroupValueWrite. Im TAPKO EIB- / KNX-Stack sind die Gruppenobjekte und deren Services und Handling implementiert. Die Zuordnung der Gruppenadressen erfolgt entsprechend der in den Geräteprofilen spezifizierten Adress- und Assoziationstabelle. Die Daten der Gruppenobjekte können zwischen 1 Bit und 14 Byte lang sein. Die Gruppenobjekte dienen auch als Schnittstelle zur Applikation (API). So kann die Applikation die Daten und die Kommunikationsflags der Gruppenobjekte lesen und schreiben. Die Kommunikationsflags (RAM-Flags) geben an, ob auf einem Gruppenobjekt ein Wert empfangen wurde. Über sie wird auch der Anstoß zum Senden oder Lesen eines Wertes gegeben. Um den Zugriff auf die Daten und Kommunikationsflags flexibel zu gestalten, existiert für die Applikation die Möglichkeit, direkt auf diese Werte zuzugreifen. Der TAPKO EIB- / KNX-Stack stellt auch Funktionen für diesen Zugriff zur Verfügung. Zusätzlich zu den von den Busankopplungen gewohnten Kommunikationsflags stellt der TAPKO EIB- / KNX-Stack noch weitere Informationen zur Verfügung. Kommunikation über Gruppenobjekte Zuordnung der Gruppenadressen über Adress- und Associationstabelle Zugriff auf die Gruppenobjekte von der Applikation o direkt über Speicherzugriff o über API-Funktionen Interfaceobjekte Interfaceobjekte dienen dazu, Tools bzw. Visualisierungen direkten Zugriff auf Gerätedaten zu ermöglichen ohne die genaue Kenntnis des Gerätes zu haben. Wenn die Interfaceobjekte konsequent anhand der Applikationsprofile implementiert wurden, so ist es möglich auszulesen, welche Funktionalität in einem Gerät implementiert ist. Zudem werden die Interfaceobjekte zur Konfiguration und Inbetriebnahme des Gerätes genutzt. Hierzu sind in den Geräteprofilen System-Interfaceobjekte definiert. Jedes Interfaceobjekt besteht aus einer Reihe von Properties. Jede Property enthält die Information über Typ, Zugriffsschutz,... und natürlich die Daten. Je nach Geräteprofil ist im TAPKO EIB- / KNX-Stack die Unterstützung der Interfaceobjekte und der zugehörigen Systemobjekte aktiviert. Die applikationsspezifischen Interfaceobjekte werden zusammen mit der Applikation von dessen Entwickler definiert. Auf die Werte der Properties kann von der Applikation aus zugegriffen werden. Sollte die Standardroutine für einen Anwendungsfall nicht ausreichend sein, so ist es möglich, diese für spezielle Properties innerhalb der Applikation zu ersetzen. Vom TAPKO EIB- / KNX-Stack werden die Full Interface Objects unterstützt. Dazu gehört A_PropertyValueRead, A_PropertyValueWrite, A_PropertyDescriptionRead als auch Arrays als Property. 14 /

15 Support von Interfaceobjekten o Systemobjekte o applikationsspezifische Interfaceobjekte Full Interface Objects TAPKO EIB / KNX Stack Direkter Speicherzugriff Der größte Teil der Konfiguration bzw. Inbetriebnahme läuft bei den heutigen Gerätemodellen über direkten Speicherzugriff. Die Speicherbereiche sowie deren Bedeutung (Semantik) sind mit den Gerätemodellen fixiert. Als Services für den Speicherzugriff sind A_MemoryRead, A_MemoryWrite sowie A_MemoryBitWrite spezifiziert. Der TAPKO EIB- / KNX-Stack unterstützt den Zugriff auf die spezifischen Speicherbereiche. Da diese Speicherbereiche nicht zwingend in dem verwendeten Mikrocontroller vorhanden sein müssen, sind die Speicheradressen die über Bus sichtbar sind virtuelle Speicheradressen. Diese werden vom TAPKO EIB- / KNX-Stack auf reale Speicheradressen umgesetzt. Im TAPKO EIB- / KNX-Stack sind standardmäßig A_MemoryRead und A_MemoryWrite aktiviert. Da A_MemoryBitWrite von keinem Tool verwendet wird und auch nicht mehr zwingend implementiert werden muss, wird dieser Service normalerweise nicht mehr aktiviert. direkter Speicherzugriff auf die Adressbereiche der Gerätemodelle Lesen / Schreiben Device Descriptor Read Der Service A_DeviceDescriptorRead wurde ursprünglich im EIB dazu verwendet, um die Art des Gerätemodels (mask version) auszulesen. Diese Funktionalität wurde inzwischen um andere Typen des DeviceDescriptors erweitert. So dient er inzwischen bei EIB-Easy dazu, die Kanalinformation auszulesen. Im TAPKO EIB- / KNX-Stack sind je nach ausgewählten Gerätemodell die relevanten Device Descriptor aktiviert. Der Device Descriptor kann sowohl verbindungslos, als auch verbindungsorientiert genutzt werden Device Descriptoren entsprechend der Gerätemodelle verbindungslos und verbindungsorientiert Network Parameter Read Der Service NetworkParameterRead wurde in der Konnex Spezifikation eingeführt, um netzwerkweit Informationen aus den Geräten auszulesen. NetworkParameterRead untergliedert sich wieder in mehrere Einzelfunktionalitäten. Dies sind zum Beispiel: Functional Block Scan Hier kann im Busssystem nach Geräten mit bestimmten Funktionsblöcken (Funktionalitäten) gesucht werden. Get Serial Number Dieser Service wird genutzt, um Seriennummern von Geräten auszulesen. Group Address Check Mit Hilfe dieses Services kann das Vorhandensein von bestimmten Gruppenadressen überprüft weden / 27

16 Der TAPKO EIB- / KNX-Stack unterstützt diese einzelnen Services entsprechen der Verwendung in den Gerätemodellen. Die einzelnen Funktionalitäten werden dabei unabhängig voneinander aktiviert. Support von NetworkParameterRead zur Konfiguration des Netzwerkes o Functional Block Scan o Get Serial Number o Group Address Check Individuelle Adresse Für die Vergabe und das Lesen der individuellen (physikalischen) Adresse eines Gerätes sind im Konnex Handbuch verschiedene Prozeduren definiert. Einerseits kann die individuelle Adresse mit Hilfe einer Programmiertaste + LED vergeben werden. Hierfür sind die Services A_PhysicalAddressRead und A_PhysicalAddressWrite spezifiziert. Zusätzlich gibt es noch die Möglichkeit, die individuelle Adresse mit Zuhilfenahme der Seriennummer zu programmieren. Hier sind die Services A_PhysicalSerialNumberRead und A_PhysicalSerialNumberWrite definiert. Der TAPKO EIB- / KNX-Stack kann beide Varianten der Vergabe der individuellen Adresse unterstützen. Welche Mechanismen in der jeweiligen Variante zum Einsatz kommen, ist abhängig vom gewählten Geräteprofil. Vergabe und Lesen der individuellen Adresse o über Programmiertaste / LED o über Seriennummer Link Services Für EIB-Easy wurden neue Mechanismen eingeführt, um den Geräten Gruppenadressen zuzuordnen. Dies geschieht über die Link Services. Hierbei wird dem Easy-Gerät die Gruppenadresse sowie das Gruppenobjekt, mit dem die Adresse verbunden werden soll, übertragen. Das Gerät speichert intern diese Zuordnung. Die durchgeführten Verknüpfungen können natürlich auch wieder ausgelesen werden. Es sind die Services A_LinkWrite und A_LinkRead definiert. Im TAPKO EIB- / KNX-Stack sind diese Services bei EIB-Easy aktiviert. Sie wurden in der Art implementiert, dass die Link Services die Adress- und Assoziationstabelle modifizieren. Dadurch ist es möglich, ein kombiniertes Profil von EIB-easy und S-mode zu generieren. Egal auf welchen Weg diese Verknüpfungen ausgelesen werden über Speicherzugriff auf die Adress- und Assoziationstabelle wie auch über die Link-Services Sie erhalten das selbe Ergebnis. Vergabe von Gruppenadressen über Link Services EIB-Easy Sonstige Services Im Konnex Standard sind noch weitere Services definiert. Einige dieser Services sind für spezielle Gerätetypen oder Anwendungen definiert. Soweit diese Services für die unterstützten Gerätemodelle definiert sind, sind sie auch im TAPKO EIB- / KNX-Stack implementiert, wie zum Beispiel: 16 /

17 - ADC Read - Restart - Autorisierung - User messages -... TAPKO EIB / KNX Stack / 27

18 4.8 Speichertypen (EEPROM) Für die Speicherung von Parametern und Adressen (Gruppenadressen und physikalische Adresse) wird nicht flüchtiger Speicher benötigt. Beim TAPKO EIB- / KNX-Stack können unterschiedliche Speichertypen verwendet werden. So kann bei Mikrocontrollern mit Flash- Speicher dieser auch für Parameter und Adressen genutzt werden. Bei Mikrocontrollern, die diese Möglichkeit nicht unterstützen, kann ein externes paralleles oder serielles EEPROM verwendet werden. Folgende Speichertypen werden unterstützt o interner Flash-Speicher o externes serielles oder paralleles EEPROM 18 /

19 5 Applikation Die Applikation wird von TAPKO EIB- / KNX-Stack aufgerufen. Dies geschieht über verschiedene Einsprungpunkte. Diese werden bei der Initialisierung, zyklisch und bei Busspannungsausfall aufgerufen. Bei diesen Funktionen wird der Ladezustand des Gerätes berücksichtigt. Sie werden nur aufgerufen, wenn die Parameter geladen sind und die Bedingung für den Start der Applikation gegeben ist. Dies verhindert einen Zugriff der Applikation auf inkonsistente Daten. Um unabhängig vom Ladezustand Funktionalität auszuführen, wie zum Beispiel Ansteuerung der Hardware, stellt der TAPKO EIB- / KNX-Stack Funktionseinsprünge bereit, die ohne weitere Bedingungen immer aufgerufen werden. 5.1 Schnittstelle zur Applikation (API) Der TAPKO EIB- / KNX-Stack bietet der Applikation ein Reihe von Funktionen, welche die Schnittstelle zur EIB-Kommunikation bilden. Außerdem beinhaltet die API eine Reihe von nützlichen Funktionen, wie Datenkonvertierung, usw. Soweit möglich wurden die Unterschiede zwischen den verschiedenen Ausprägungen (z..b. Gerätemodelle) des Stacks durch die Funktionen abstrahiert. Die API bietet Funktionen in folgenden Bereichen: - Gruppenobjekte Funktionen und Makros ermöglichen den Zugriff auf die Daten und die Kommunikationsflags der Gruppenobjekte. So gibt es zum Beispiel Funktionen, um die Daten zu lesen und zu schreiben, die Kommunikationsflags abzufragen und zu manipulieren. Über diese Kommunikationsflags wird der Empfang von Daten signalisiert und das Senden gesteuert. - Interfaceobjekte Eine Reihe von Makros ermöglicht es dem Anwender, Interfaceobjekte und deren Properties zu definieren. - Timer Der TAPKO EIB- / KNX-Stack bietet eine komfortables Timersystem mit einer konfigurierbaren Anzahl von Timern an. Diese Timer stehen dem Applikationsprogramm zur Verfügung. Es stehen verschiedene Betriebsarten zur Auswahl. Er kann einmalig laufen oder auch zyklisch. Der Timer kann mit einer Zeitbasis von 1 ms, bzw. 1s laufen. Zudem kann der Timerblock noch einen 100ms Tick zur Verfügung stellen. - Datenkonvertierungen Dem Applikationsprogrammierer stehen Funktion für die Konvertierung in das EIS- Format zur Verfügung. - Debugging Für Debug-zwecke gibt es eine Reihe von Makros, mit deren Hilfe man unter anderem Traces ausgeben kann. Bei der Windows-Version erfolgt die im Konsolenfenster. - Zudem sind noch ein Vielzahl von weiteren Funktionen und Makros implementiert o Makros zur Definition von Gruppenadressen im ETS-Format o Makros zur Deklaration von ETS-Parametern o Funktionen zum Beschreiben des EEPROM / Flash Speichers o... Je nach Bedarf werden zur API weitere Funktionen hinzugefügt / 27

20 5.2 Prozessorresourcen Der TAPKO EIB- / KNX-Stack benötigt je nach Art der Ankopplung an das Medium unterschiedliche Resourcen des verwendeten Mikrocontrollers. Die vom TAPKO EIB- / KNX-Stack nicht benötigten Resourcen stehen der Applikation zur Verfügung. Dies beinhaltet: - Timerblöcke - AD-Wandler - Interrupts - Ports -... Bei einer Ankopplung an TP1 über den TPUART benötigt der TAPKO EIB- / KNX-Stack eine interruptfähige serielle Schnittstelle, sowie einen Timer, der einen Clock von 1 ms erzeugen kann. Zusätzlich werden noch die Ports für die Programmiertaste und LED benötigt. 20 /

21 6 Entwicklungsumgebung 6.1 Entwicklungsplattform Die Zielplattform bei einer Entwicklung eines EIB / Konnex Gerätes ist üblicherweise ein Mikrocontroller. Als Entwicklungsumgebung für diese Mikrocontroller werden auf dem Markt verfügbare Crosscompiler (ANSI C) und Debug-Umgebungen genutzt. So setzen wir zum Beispiel für den MSP430 von Texas Instruments Crosscompiler von der Firma IAR ein. Die Applikation kann wie ein normales Programm entwickelt werden. Es ist zudem möglich, Incircuit-Emulaturen in Verbindung mit dem TAPKO EIB- / KNX-Stack zu nutzen. Für den MSP430 können wir auch ein Testbzw. Demoboard zur Verfügung stellen. Diese Flachbaugruppe beinhaltet alles Notwendige, um eine Applikation zu entwickeln und zu testen. Neben dem Mikrocontroller (MSP430F14x) und der Ankopplung zum EIB befinden sich auf der Platine noch eine Reihe von Stiftleisten, über die alle Ports des MSP430 zur Verfügung stehen. Ein großer Teil der Entwicklung ist nicht an die konkrete Hardware gebunden. Dazu gehört die Kommunikation mit den Bus / Kommunikationsobjekten oder logische Abläufe. Dies kan bei dem TAPKO EIB- / KNX-Stack, unabhängig von der Zielplattform, unter Windows entwickelt und ausgetestet werden. Der TAPKO EIB- / KNX-Stack bietet die Möglichkeit, dass er unter Windows mit Hilfe von Microsoft Visual C++ übersetzt werden kann und auch lauffähig ist. Unter dieser Entwicklungsumgebung kann der volle Buszugriff über einen an der seriellen Schnittstelle angeschlossenen TPUART genutzt werden. Nach außen hin, zum EIB-/ Konnex-Bus gibt sich der PC als ganz normales Busgerät. Die Applikation kann Telegramme senden und empfangen. Ebenso kann die Applikation über Tools wie Busmonitor, Device-Editor sowie der ETS angesprochen und parametriert werden. Logischerweise steht hier nicht die echte Prozessorperipherie zur Verfügung. Es lassen sich aber über Dialogboxen Variablen und Zustände der Applikation ausgeben, bzw. beeinflussen. Je nach Betriebsystem lassen sich auch die Hardwareschnittstellen des PCs für Ein- oder Ausgaben nutzen (z.b. parallele Schnittstelle). Zusätzlich lassen sich Ports auch über USB nachbilden. Die Windows-Version des TAPKO EIB- / KNX-Stacks stellt verschiedene Dialoge zur Verfügung, über welche interne Zustände, Gruppenobjekte, Interfaceobjekte usw. dargestellt werden. Zudem werden im Konsolenfester die gesendete und empfangene EIB/KNX Telegramme mitprotokolliert. Durch die Darstellung der Informationen auf der Oberfläche sind nicht zwingend weitere Tools notwendig. Die Anzeige- und Debugmöglichkeiten werden laufend erweitert / 27

22 6.1.1 Screenshots der Windowsoberfläche Im Konsolenfenster werden ein- und ausgehende Telegramme dargestellt. Zudem können von der Applikation Meldungen ausgegeben werden. Eine der Dialogboxen zeigt allgemeine Systeminformationen an, wie zum Beispiel den Status des EIB, Programmiermodus, die physikalische Adresse, sowie den Zustand der Applikation. Eine andere Dialogbox zeigt die Gruppenobjekte, deren Status, die Daten, sowie die verbundenen Gruppenadressen. 22 /

23 6.2 Notwendige Entwicklungstools Bei der Konzeption des TAPKO EIB- / KNX-Stacks haben wir Wert darauf gelegt, dass keine speziellen Entwicklungswerkzeuge notwendig sind. Es können für die Entwicklung die auf dem Markt befindlichen Tools verwendet werden. Als Compiler verwenden wir gängige auf dem Markt befindliche Crosscompiler. Der Hersteller der Compiler kann je nach verwendeten Mikrocontroller unterschiedlich sein. Wenn sie die Entwicklung auf der Win32-Platform durchführen wollen, benötigen Sie noch einen Windows-Compiler. Auch für den Buszugriff, Download und Diagnose über den Bus verwenden wir Standard Tools. Zum Download der Geräte während der Entwicklung können zum Beispiel Tools wie der Busmonitor, Transapp oder aber auch der Device-Editor, der bei der Herstellerversion der ETS beiliegt verwendet werden. Die ETS-Datenbank wird wie gewohnt mit der Herstellerversion der ETS erstellt. Testscripts werden von uns standardmäßig mit der EITT erstellt. Dieses Tool wird auch von den Zertifizierungsstellen verwendet. Standard ANSI-C Crosscompiler, Debugger, Emulatoren Testboard für MSP430 verfügbar Windows Entwicklungsumgebung o Buszugriff über TPUART o Protokollierung der Telegramme o Anzeige von Systemzuständen / -tabellen über vordefinierte Dialoge o Ein- /Ausgaben der Applikation über applikationsspezifische Dialoge / 27

24 7 Dokumentation / Unterstützung 7.1 Dokumentation Zu dem TAPKO EIB- / KNX-Stack gibt es selbstverständlich eine umfangreiche Dokumentation. Diese beinhaltet einen über den TAPKO EIB- / KNX-Stack sowie eine Referenz der Schnittstelle zur Applikation (API) mit Beispielen. Zudem sind in der Dokumentation auch die Varianten des Stacks wie Konfigurationsmodi oder Zielplattformen beschrieben. Die Dokumentation des TAPKO EIB- / KNX-Stack s steht in Englisch zur Verfügung. 7.2 Einarbeitung / Schulung / Support Wenn Sie Ihre Applikationen selbst entwickeln wollen, so bieten wir Ihnen im Rahmen des TAPKO EIB- / KNX-Stack für Ihre Mitarbeiter eine Einführung in den TAPKO EIB- / KNX-Stack an. Erfahrungsgemäß wird für so eine Einführung ein bis zwei Tage benötigt. Innerhalb dieser Zeit ist es möglich das erste kleine Applikationsprogramm zu erstellen. Voraussetzung hierfür sind logischerweise Grundkenntnisse über den EIB. Natürlich stehen wir Ihnen auch während Ihrer Entwicklung Fragen TAPKO EIB- / KNX-Stack zur Verfügung. 24 /

25 8 Demo Um die Funktionalität des TAPKO EIB- / KNX-Stacks zu verifizieren, stellen wir ein Demo bereit. Dieses Demo läuft unter Windows auf einem PC. Es beinhaltet den kompletten TAPKO EIB- / KNX-Stack mit einem Gerätemodell und natürlich der Ankopplung an den Bus. Als Applikation wurde ein Dimmersensor und ein Dimmeraktor implementiert. Somit kann dieses Demo sowohl mit Ankopplung an den EIB, als auch autark verwendet werden. Die Mechanismen entsprechen einen ganz normalen Busgerät. Standardmäßig sind die Systemtabellen so konfiguriert, dass die Gruppenobjekte von Sensor und Aktor miteinander verbunden sind. Sie können bei diesem Demo den Aktor über den Dimmsensor bedienen. Dabei werden im Konsolenfenster die Bustelegramme angezeigt. Sie können das Demo aber auch über ein TPUART-Modul an den wirklichen Bus anschließen und somit über echte Geräte das Demo bedienen. Teil des Demos ist auch ein Datenbankeintrag für die ETS. Somit können Sie das Demo auch mit der Herstellerversion der ETS konfigurieren und auch die Gruppenobjekte anders verbinden. Nachdem Sie diese Konfiguration in das Demo geladen haben, verhält es sich entsprechend der Konfiguration. Die einzelnen Funktionen der Demoapplikation sind als Kanäle für EIB-Easy ausgelegt. Dies ermöglicht, es das Demo auch über einen Controller für EIB-Easy zu konfigurieren. Sie können die einzelnen Kanäle sowohl intern als auch mit externen Geräten verbinden. Auf der Windows Oberfläche haben Sie sowohl die Systeminformationen als auch die Informationen über die Applikation. Das Demo ist für die Gerätemodelle 0012 (BCU 1) und 0701 (BIM M112), als kombiniertes Profil für S-mode und E-mode verfügbar. Zu beziehen ist die Demoapplikation und die TPUART Ankopplung über Tapko Technologies GmbH / 27

26 Screenshots des Demos Die applikationsspezifischen Dialogboxen zeigen in dem Demo den Status der einzelnen Kanäle. Zudem lassen sich über Buttons einzelne Funktionen anstoßen. In diesem Demo wurden mehrere applikationsspezifischen Dialogboxen implementiert. Sie zeigen die Daten in unterschiedlicher Detaillierung an. 26 /

27 9 Vorteile des TAPKO EIB- / KNX-Stacks gegenüber einer Standardkomponente (BCU, BIM) Die Verwendung des TAPKO EIB- / KNX-Stacks bietet Ihnen gegenüber einer Standardkomponente (BCU, BIM) eine Reihe von Vorteilen: - Der zur Verfügung stehende Speicher für die Applikation (Code, Daten) ist nur abhängig vom verwendeten Mikrocontroller. - Die Hardwareresourcen des Mikrocontrollers stehen größtenteils der Applikation zur Verfügung. - Es besteht keine Vorgabe bezüglich der mechanischen Bauform. Die Elektronik des Busgerätes kann somit den mechanischen Vorgaben angepasst werden. - Es ist eine galvanische Trennung zwischen Mikrocontroller und Bus-Interface möglich. Dies ermöglicht einen autarken Betrieb, wenn also der Bus nicht vorhanden ist. - Der TAPKO EIB- / KNX-Stack lässt sich an die verschiedenen Anforderungen anpassen, z.b. Geräteprofile, Konfigurationsmodi... - Die Entwicklung kann teilweise auf dem PC laufen, ohne dass die Zielhardware bereits vorhanden sein muss. - Die Parameter können für den Benutzer besser dargestellt werden. Es müssen keine krummen Zeitbasen verwendet werden (z.b. 130 ms) / 27