基于嵌入式Linux的BACnet控制器软件设计

象都有一组属性，描述对象的特片和结构。BACnet对象按其功能可分为两类。一类是采集数据的对象，如模拟输入/输出对象。这类对象需要访问设备硬件，对象实现会根据不同设备硬件而变化，因此如果硬件发生变化，就要重写驱动程序。另一类对象是在采集的数据基础上完成复杂功能，如环对象以及其它实现报警事件功能的对象。这类对象不需访问硬件。每一种BACnet控制器需要对已实现的对象进行配置。

BACnet服务提供了用于访问和操作设备中BACnet对象的命令，并定义了这些命令的格式和内容（即服务原语）。Banet根据设备功能将不同服务分组得到7个部分：数据共享、报警和事件管理、时间表、趋势记录、设备管理、网络管理、虚拟终端。

BACnet所定义的通信设备一致遵守的编码规则是ASN.1。BACnet对象和服务原语都通过ASN.1进行编码，因此对象和服务实现的核心是BACnet编/解码器和BACnet标准数据类型、对象和服务原语的抽象数据类型。

对于BACnet对象的处理必须放在内核之外。原因是：不同BACnet控制器具有不同的BACnet对象集合，且BACnet对象类型较多。这就要求嵌入式系统具对BACnet对象进行灵活的配置方式。实现这种灵活配置的方法仍需要采用Linux常用的抽象方法，将不同的具体BACnet对象进行抽象，形成“虚拟BACnet对象”的概念。此处是“虚拟对象”不同于面向对象程序设计语言中的“虚拟对象”。这两个概念不同的。前者是相对BACnet协议中定义的具体对象而言，其作用是管理BACnet协议中定义的具体BACnet对象，是内核提供配置和操作具体BACnet对象的接口，相当于Linux内核中的“虚拟文件系统”等。
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    3.4 驱动程序的实现

BACnet支持多种底层通信协议。在BACnet控制器中，必须为这些通信协议编写驱动程序，同时在BACnet控制器中还要为一些数据采集卡之类的设备写驱动程序。Linux操作系统下的驱动程序，是以模块的形式存在的，能够被动态地加载。对于不同的底层结构，可以灵活地加载不同的驱动程序。

开发设备驱动程序必须对内核有严格要求，其主要内容是根据内核的file_operations数据结构开发相应的设备操作函数，并填写数据结构。如果外围设备具有中断功能，则需要开发中断处理函数并安装中断函数。file_operations的数据结构，内核版本不同时，其结构可能不同，可以相看linux/fs.h头文件以确定具体的结构。在file_operations的众多函数指针成员中，通常只需实现reax、write、open和release即可；ioctl可以根据需要加以实现，以增强对外围设备的控制和管理功能。

3.5 BACnet控制器应用层实现

应用逻辑层是建立在嵌入式操作系统之上的具体应用。根据BACnet协议中定义了3个级别的BACnet控制器——楼宇控制器、高级应用控制器和应用控制器、实现不同类别BACnet设备规定的互操作域（InteroperationArea）。这样，就可以在应用逻辑层中实现协议规定的5个互操作域。这种方式不仅使协议的互操作域开发简单，而且使互操作域的开发具有可管理性。

这5个操作域是：数据共享、报警和事件管理、时序安排、趋势记录及设备和网络管理。

①数据共享功能包括数据的文档存储、数据的表示、监测对象、设备点和参数修改。BACnet控制器要将本地采集的数据传送到操作员工作站上进行存储，主要是那些需要查看历史记录的值，如模拟输入/模拟输出当前值属性等等。对于数据更新的时间间隔，快速采样时，用1～5s；对于慢速过程，如空间温度监测，采用30～60s间隔。当控制器收到了WriteProperty/WritePropertyMultiple，服务，要求控制器重新设置端点和修改参数时，就调用本地方法，修改某些对象的属性值。

②报警和事件管理支持预定值改变报告、值改变通告和事件通知。当控制器某一个对象的属性值发生改变时，它就向预定这一服务的设备发送值改变通告服务。告诉接收者这一变化。控制器发送一个事件通告服务，通知远程设备有一个事件发生。控制器还要支持响应GetAlarmSummary，通告报警状态和事件信息。

③时序安排。控制器支持响应用来修改设备的Calendar、Shedular对象的WriteProperty服务请求，接收到该服务后，修改控制器的时序表。

④趋势记录。支持响应用来修改TrendLog对象属性的WriteProperty服务，接收该服务后，修改登陆的数据点、采样速度、间隔。

⑤设备和网络管理。该操作域支持Device CommunicationControl服务，操作员可以通过该服务禁止控制器；同时，该操作域还支持响应TimeSynchronization和UTCTimeSynchronization服务，保证时间同步；支持响应AtomicReadFile服务，允许远程读取/修改控制器的配置文件，允许通过网络备份来恢复被配置。

结语

BACnet是一种实用的国际标准的楼宇控制网络协议。控制器是BACnet控制网络中的重要设备之一。BACnet控制器的开发成功，对于促进BACnet协议在我国楼宇自动化中应用具有重要的意义。

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