家庭自动化或办公网络涉及至少一个控制器和一个远程设备。一个典型的网络将涉及多个控制器和设备。设备范围从供暖、通风和空调(HVAC)单元到照明控制或基本家用电器。家庭总线标准于1986年发布，名为ET-2101，旨在简化这些连接到单个总线的多个不同设备之间的通信。

家庭总线标准的历史

随着家庭和办公室自动化的普及，日本的各种公司和大学认识到需要标准化的通信来最大限度地发挥这些系统的潜力。1981年，家庭总线标准正式创建，并于1986年由日本电子工业协会(EIAJ)在日本标准化为ET-2101。ET-2101 (ET-2101-1)的补充后来在1990年出版。

2000年，ECHONET联盟发布了扩展家庭总线标准。目前最常用的扩展家庭总线标准允许比原始ET-2101标准更快的数据速率，更大的建筑物，更长的电缆和更灵活的软件。

现代家庭总线在很大程度上仅限于暖通空调系统，但家庭总线标准可能在其他需要多点总线和供电数据的领域有用，例如数字标牌或中小型建筑物中的其他控制系统。

家庭巴士标准

家庭自动化(HA)系统旨在允许在任何时间从家庭或建筑物的任何房间在各种电器，设备或安全设备之间相互交换信息。家庭总线标准的定义是为了使这种通信标准化，以便于在家庭或办公室中安装和使用。图1显示了一个典型的HA/Home Bus网络(2)。

图1所示、典型的家庭总线网络

为了更好地简化控制器和设备之间的通信，家庭总线标准利用OSI (Open Systems Interconnect)模型第1-3层和第7层对通信的物理(PHY)和低级逻辑进行标准化，如表1所示。

家庭总线系统的物理层(第1层)

家庭总线通信在总线系统拓扑中通过单双绞线电缆传输。原来的ET-2101允许的电缆长度为200米，而扩展家庭总线标准允许的电缆长度为1公里，适用于中型建筑(例如，较大的住宅、公寓楼和公寓等)。

在家庭总线通信中，数据和电源(最高36V)通过一对导线传输到连接到总线的设备上。电源从控制器电感耦合到家庭总线线路上。如图2所示，Home Bus数据线H+和H-与每个数据位反向，以确保功率/共模偏移量(未在图2中显示)保持直流平衡。

家庭总线数据使用基带传输，传输速率为9.6 k波特±0.13%。使用扩展家庭总线可以实现更高的数据速率。典型的家庭总线波形如图2(3)所示。

图2、家庭总线传输波形

请注意，波形是使用替代标记反转(AMI)和占空比为50%的负逻辑编码的。与使用正逻辑的更标准的AMI版本类似，在AMI编码中，定义的输入逻辑将Home Bus线路交替地设置为正或负状态。负逻辑AMI指示家庭总线线路切换到传入的“0”逻辑状态，而不是“1”。以图3(3)为参考，表2(3)给出了H+线和H-线之间的最小接收和发射电压等级。

图3、家庭总线波形阈值

与早期的以太网技术一样，家庭总线标准使用带有碰撞检测的载波感知多址(CSMA/CD)方法作为传输协议。包优先级和碰撞检测过程在扩展的家庭总线文档中有一些详细的概述。

与标准的UART通信一样，家庭总线不包括传输时钟，而是使用启停同步来解码总线上的数据。单个Home Bus字符总共包含11位，如图4(3,4)所示。数据以lsb优先传输，并且具有偶校验。

图4、主总线字符字节

家庭总线系统的数据链路层(第2层)

家庭总线网络上的数据包采用以下两种形式之一:数据包或命令数据包。如图5(3)所示，数据包包含优先级码(PR)、源地址/自编码(SC)、目的地址/目的编码(DC)、控制码(CC) (CC字节的第4位必须为'0')、字节数/数据长度码(BC)(1到256字节)、数据字节、帧校验码(FCC)、虚拟码以及用于错误检测和控制的ACK/NACK响应位。在FCC之前，命令包与数据包类似，但最多包含255个命令和操作码，而不是数据(图6(3))。

图5、家庭总线数据包

图6、主总线命令包

家庭总线系统的网络层(第三层)和应用层(第七层)

OSI模型的第3层和第7层分别是网络层和应用层。

网络层执行更大规模的网络路由功能并处理交付问题。一个网络至少包括两个节点，通过一个共同的介质连接。网络上的每个节点都有一个单独的地址，连接到网络上的每个节点都可以通过提供消息和目标节点的地址与任何其他节点通信。在ISO 7498/4中定义了路由协议、组管理、网络层信息与错误、网络层地址分配等多个层管理协议，属于OSI模型第3层网络协议(1)。

虽然在第7层的家庭总线应用中可用的数据不多，但扩展家庭总线标准从三个方面定义了第7层:报头代码(HD)、通用系统命令和通信序列(3)。定义HD代码是为了从标准系统中描述扩展的家庭总线系统。常用系统命令包括基本命令形式、操作码和操作数码。扩展家庭总线标准还包括两个基本通信序列的详细描述:基本通信和启动通信序列。

MAX22088家庭总线收发器

Devices最近推出了其首款家庭总线收发器MAX22088。MAX22088既符合家庭总线标准要求，又能提高恶劣环境下的通信性能。MAX22088旨在通过消除远程设备上大型交流块电感器的需要来优化家庭总线网络(减少对HA网络组件和设备的尺寸要求)。它可以配置为高达200kbps的操作，具有可调的接收器阈值和动态电缆终端，以改善通信。MAX22088的额定工作电压可达±8kV接触放电和±15kV气隙ESD保护，并可与选定的外部元件一起承受±1kV浪涌事件。

MAX22088专为家庭总线系统而设计，但不仅限于这些网络。MAX22088可用于在任何兼容系统上传输数据。例如，应用说明7226:如何使用家庭总线系统(HBS)兼容收发器传输UART数据包，强调了MAX22088与标准UART协议的使用。

还提供MAX22088评估板，以简化测试并快速集成MAX22088到现有的家庭总线系统。

参考电路

(1)维基百科(未注明出处)。OSI模型。在Wikipedia.com。2020年3月19日重试

(2)琉球滨边。(2007年1月2日)家庭网络(HBS, IEEE1394)。版本:

(3)回声网联盟。(2002)。第三部分:传输介质和底层通信软件规范。

(4) Hamabe R, Murata M, Namekawa T.(1986)。家庭总线系统(HBS)接口LSI和ITS标准协议示例。IEEE消费电子交易(Vol CE-32, Issue 1, 1986年2月)。．

(5)杉原，小武，白井，吴和田，吉友。(1989)。hbs标准兼容的家庭总线协议控制器。IEEE消费电子交易(第35卷，第3期，1989年8月)。