在這個萬物皆智能的世界，我們每天都置身其中的「樓宇」當然也需要智能起來，而且這一進程正在加速。根據前瞻研究院的數據，2019年中國的樓宇智能化市場規模約為6,039億元，而到2025年市場容量將快速攀升到10,161億元左右。
所謂智能樓宇，實際上就是「樓宇自動化」概念的一個延伸，其核心的價值就在於利用新技術提升樓宇內部安防、照明、電力、暖通、空調、給排水、防災等設備和子系統的自動化運行能力，為用戶帶來更安全、便捷和舒適的體驗，同時提高樓宇運營管理的效率，減少運維成本並且降低能耗。
但不論智能樓宇的概念和功能如何擴展，構築整個智能樓宇系統的一個基礎要件是不會變化的，那就是需要將遍布於建築內外各處的設備——無論是傳感器還是執行器，或者是兩者的合體——可靠地連接在一起，確保信號和數據有效地匯聚、傳輸和處理。
構建一個智能樓宇的網際網路，需要很多技術選項，特別是隨著物聯網的興起，越來越多的無線技術被整合進來。不過有線通信憑藉其可靠而穩定的特性，也一直沒有退出舞臺，而且在很多應用場景中仍然發揮著不可替代的作用。
在智能樓宇行業，KNX總線是當下被普遍接受和採用的一個開放性的國際標準，它從歐洲三大總線協議EIB、BatiBus和EHS發展而來，目的就是將建築中需要接入智能樓宇系統的設備，方便無縫地通過KNX規定的介質（包括雙絞線、射頻、電力線或IP/Ethernet等）連接進來。
具體來講，KNX系統的架構分為不同層次——區域總線下接主幹線，主幹線下接總線；每個系統允許有15個區域總線，每條區域總線或者主幹線允許連接多達15條總線，而每條總線最多允許連接64臺設備；每一條區域總線、主幹線或總線，經由一個變壓器供電，每條總線之間通過隔離器來區分。這樣，樓宇中所有聯網的設備都可以通過同一條總線進行數據通信，所有的信號在總線上都是以串行異步傳輸（廣播）的形式進行傳播，所有的總線設備會同時接收到總線上的信息，只要總線上無信息傳輸時，設備即可將報文發送到總線上。整個系統通過預先設置控制參數來實現諸如組命令、邏輯順序、控制調節等相應的系統功能。
與其他樓宇自動化總線相比，KNX系統具有很多突出的優勢：
標準化
開放性
質量高
應用廣
可擴展
成本低
正是由於KNX上述的這些優勢，經過30年的發展，其已經擁有了500家會員，8,000個產品，影響範圍遍及190個國家和地區的93,000合作夥伴，可以說是智能樓宇行業最成功的行業標準之一。
圖1：KNX標準發展狀況（圖源：www.knx.org）
對於希望在智能樓宇領域開疆擴土的廠商來說，選擇一個前途廣闊的標準，圍繞著它去做產品布局，顯然是明智之舉。在KNX標準上深耕的廠商也為數不少，他們在KNX提供的平臺上儘可能將自己的技術優勢發揮到極致。
比如安森美半導體（ON Semiconductor）就推出了三款經過KNX認證的雙絞線收發器產品——NCN5110、NCN5121 和 NCN5130，這三款新品是對安森美半導體上一代KNX雙絞線收發器NCN5120的補強。該器件支持在樓宇網絡中連接執行器、傳感器、微控制器、開關或其他應用。
圖2：安森美半導體的NCN51xx系列KNX雙絞線收發器
（圖源：安森美半導體）
這三款KNX雙絞線收發器有一個共同的特點，就是在收發器功能之外將高能效的電源管理功能集成了進來。所有的收發器都包括兩個高能效的DC-DC轉換器：一個是固定3.3V輸出，可以為收發器和其他可選的外設（如微控制器）供電；另一個是輸出電壓在1.2V至21V之間可調的DC-DC轉換器，可用於為繼電器、顯示器等外設供電。同時，這個系列的KNX雙絞線收發器還集成了一個20V低壓降穩壓器 (LDO)，支持從KNX總線為外部負載供電，令系統設計所需的BOM得以簡化，有效地優化系統成本。
根據安森美半導體提供的數據，這些新器件與現有方案相比，可以通過增強的電源管理特性令總能效提升20%，同時在封裝尺寸和佔板面積等方面的優勢也可以滿足一些應用嚴苛的空間限制。
除了上面高能效、高集成的這個「共性」之外，NCN5110、NCN5121和NCN5130也各具特點，這為開發者根據實際應用的要求，選取合適的方案提供了更大的靈活性。具體來講：
NCN5110是一顆單純的模擬IC，負責KNX雙絞線網絡中的物理收發，其MAC層的控制是由與其相連的片外微控制器來實現的。
NCN5121和NCN5130則包括完整的KNX物理(PHY) 層和MAC層控制功能，簡化了相關的軟體開發工作，所有的關鍵的時序管理都由收發器直接處理。
NCN5121與之前推出的同系列NCN5120收發器pin-to-pin兼容，但提供更高的能效和增強的穩壓輸出，方便用戶在原有設計上迭代升級。
NCN5130作為一個全功能的器件，更適合於新的Design-in項目，由於其能夠從KNX總線上汲取高達40 mA的電流，使得設計人員能夠通過它為LCD面板和觸控螢幕供電，或以更高的速度驅動繼電器，應用範圍和靈活性優勢顯著。
圖3：NCN51xx系列KNX收發器的特性比較
（圖源：安森美半導體）
可以說，三款新器件的「加盟」，令安森美半導體的NCN51xx系列KNX收發器的產品組合更為完整，不同層次、不同場景、不同需求的用戶很容易從中為最終的應用找到對應的產品。
圖4：NCN51xx系列KNX收發器的框圖
（圖源：安森美半導體）
為了能夠幫助用戶快速將NCN51xx系列器件付諸設計「實戰」，安森美半導體還推出了配套的開發工具——NCN51xxASGEVB KNX評估板。
圖5：NCN51xxASGEVB KNX評估板
（圖源：安森美半導體）
NCN51xxASGEVB KNX評估板有三種型號可選，分別對應NCN5110、NCN5121和NCN5130三款器件，評估板上集成了運行收發器所需的所有外部元件，使用它開發者可以快速上手進行KNX應用的開發。
另外值得一提的是，NCN51xxASGEVB KNX評估板是Arduino兼容擴展板，也就是說開發者可以藉此與Arduino豐富的開源硬體資源相連，通過所選的微控制器實現快速原型設計。NCN5110是一款位收發器，所有定時均由微控制器處理。NCN5121和NCN5130實現可減少軟體開發工作量的MAC層。此外，評估板上配置了四個板載按鈕/LED，可用於構建調光器應用，提供了UART和SPI版本可選，這無疑都會為開發帶來更大的便利。
總之，智能樓宇市場的火熱，正在逐漸將越來越多的應用囊括在其中，這也就需要更為豐富和多樣性的產品去支持個性化的應用場景。在KNX收發器領域，安森美半導體一方面將高能效的電源管理功能整合到新產品之中，讓開發者和最終用戶從中獲益，另一方面通過產品組合的細化，為客戶帶來多樣性的選擇，並提供配套的開發工具支持KNX應用的落地。這一整套策略環環相扣，讓你基於KNX標準實現智能的樓宇設備互連的設計創意，輕鬆起步，後續無憂。
獲取NCN51xxASGEVB KNX評估板
該發布文章為獨家原創文章，轉載請註明來源。對於未經許可的複製和不符合要求的轉載我們將保留依法追究法律責任的權利。
貿澤電子設計圈由貿澤電子（Mouser Electronics）開發和運營，服務全球廣大電子設計群體。貿澤電子原廠授權分銷超過1,100家知名品牌，可訂購500多萬種在線產品，為客戶提供一站式採購平臺，歡迎關注我們，獲取第一手的設計與產業資訊信息！