1. KNX协议分层（OSI模型简化）
KNX协议主要基于 OSI模型的简化版本，分为四层：
| OSI层 | KNX实现 | 功能说明 |
|---|---|---|
| 物理层 | TP（双绞线）、RF、IP | 定义物理介质（如KNX TP1总线、无线射频、KNXnet/IP隧道）。 |
| 数据链路层 | KNX Data Link Layer | 管理总线仲裁、冲突检测、帧校验（如校验和）。 |
| 网络层 | KNX Network Layer | 处理路由（组播/广播）、地址过滤（物理地址与组地址）。 |
| 应用层 | KNX Application Layer | 定义数据语义（如DPT类型）、设备间交互逻辑（读/写/响应）。 |
2. 通信模式
(1) 组播（Group Communication）
- 用途：设备向组地址发送数据，所有订阅该组地址的设备接收并处理。
- 特点：高效的一对多通信，适用于灯光控制、场景触发等。
- 示例：
组地址 1/2/3接收开灯指令，所有绑定此地址的灯执行操作。
(2) 点对点（Point-to-Point）
- 用途：设备直接通过物理地址通信（如配置、诊断）。
- 特点：需明确指定目标物理地址，用于设备初始化或维护。
- 示例：中控设备
0.0.1向传感器1.1.10请求温度数据。
3. 报文类型
KNX报文分为 标准帧（L_Data） 和 扩展帧（L_Data Extended）：
| 类型 | 控制字段值 | 数据长度限制 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 标准帧 | 0xBC | ≤ 15字节 | 常规控制指令（开关、百分比） |
| 扩展帧 | 0xBF | ≤ 255字节 | 大数据传输（如日志、配置） |
4. 地址结构
(1) 物理地址（Individual Address）
- 格式：
区域(4bit).线(4bit).设备(8bit)→ 2字节。 - 示例：
1.2.3→0x12 0x03（二进制0001 0010 0000 0011）。 - 用途：唯一标识设备，用于点对点通信或设备配置。
(2) 组地址（Group Address）
- 格式：
主组(5bit)/中间组(3bit)/子组(8bit)或主组(5bit)/子组(11bit)→ 2字节。 - 示例：
3/2/1→0xE3 0x21（二进制1110 0011 0010 0001）。5/2047→0xA5 0xFF（二进制1010 0101 1111 1111）。- 用途：逻辑分组，设备订阅组地址实现一对多通信。
5. 数据表示（APDU）
(1) DPT（Data Point Type）
KNX通过 DPT标准 定义数据语义，格式为 主类型.子类型（如 DPT 1.001 表示布尔开关）：
| DPT示例 | 数据长度 | 说明 |
|---|---|---|
| DPT 1.001 | 1 bit | 布尔值（0=关，1=开）。 |
| DPT 5.001 | 1字节 | 百分比（0x00=0%，0xFF=100%）。 |
| DPT 9.001 | 2字节 | 温度（浮点数，如 0x0C00=24°C）。 |
| DPT 16.001 | 14字节 | 字符串（ASCII编码，如 "KNX"）。 |
(2) APDU结构
- TPCI（Transport Control）：1字节，标记报文类型（如数据请求、确认）。
- APCI（Application Control）：1字节，定义操作类型（读、写、响应）。
- 数据负载：根据DPT编码的实际数据。
示例：
- 开关写入指令：
TPCI=0x00（写）,APCI=0x80（DPT 1.001）, 数据=0x01（开）。 - 温度读取请求：
TPCI=0x40（读）,APCI=0x00（无数据）。
6. 通信服务
(1) 轮询（Polling）
- 主设备主动向从设备请求数据（如查询传感器状态）。
- 报文示例：
控制字段=0xBC,目标地址=传感器物理地址,APCI=读请求。
(2) 确认（Acknowledge）
- 接收方需回复确认帧（ACK）以确保可靠性。
- 示例：设备收到控制指令后返回
ACK报文（0xB0）。
(3) 重试机制
- 若未收到ACK，发送方在指定超时后重传报文（通常最多3次）。
7. 安全机制
- 传统模式：无加密，依赖物理层安全（如总线访问控制）。
- KNX Secure：新增数据加密（AES-128）和身份验证，防止篡改与窃听。
- 安全报文示例：在标准帧基础上增加加密负载和MAC（消息认证码）。
8. 实际调试建议
- 抓包工具：使用Wireshark + KNX插件 分析总线流量，过滤特定组地址。
- 错误排查：
- 校验和错误：检查报文异或结果。
- 地址冲突：确保物理地址和组地址唯一。
- ETS配置：在ETS工程中绑定DPT类型，避免数据解析错误。
KNX协议中，报文类型主要通过控制字段和TPCI（Transport Control Information）区分，不同报文类型适用于不同场景（如控制指令、数据请求、响应等）。以下是常见KNX报文类型的详细说明及示例：
1. 标准帧（L_Data Standard）
- 控制字段：
0xBC - 数据长度：≤ 15字节
- 适用场景：常规控制指令（开关、百分比、状态读取等）。
示例：开关控制
BC 11 0A E1 03 01 01 80- 控制字段
0xBC：标准帧，正常优先级。 - 源地址
0x110A（1.1.10）。 - 目标地址
0xE103（组地址1/2/3）。 - 数据
0x01：开关状态（开）。 - 校验和
0x80：异或计算结果。
2. 扩展帧（L_Data Extended）
- 控制字段：
0xBF - 数据长度：≤ 255字节
- 适用场景：大数据传输（如字符串、日志、复杂配置）。
示例：发送字符串信息
BF 23 05 E2 51 0E 10 4B 4E 58 20 54 65 73 74 00 00 00 5C- 控制字段
0xBF：扩展帧，低优先级。 - 源地址
0x2305（2.3.5）。 - 目标地址
0xE251（组地址2/5/1）。 - 数据长度
0x0E：14字节数据。 - 数据
0x10 4B 4E 58 20 54 65 73 74 00 00 00： - DPT 16.001（字符串），内容为
"KNX Test"（ASCII编码）。 - 校验和
0x5C：计算略。
3. 确认帧（ACK/NACK）
- 控制字段：
0xB0（ACK）或0xB1（NACK） - 结构：无数据部分，仅控制字段和校验和。
- 适用场景：接收方回复确认或拒绝。
示例：ACK确认
B0 00 00 00 00 00 00 B0- 控制字段
0xB0：确认帧（ACK）。 - 校验和
0xB0：仅自身异或结果为0xB0。
4. 轮询请求（Polling Request）
- 控制字段：
0xBC（标准帧） - TPCI：
0x40（读请求） - 适用场景：主设备主动请求从设备数据。
示例：读取温度传感器数据
BC 00 01 12 34 01 40 00 2D- 源地址
0x0001（中控设备0.0.1）。 - 目标地址
0x1234（传感器物理地址1.2.52）。 - 数据长度
0x01：1字节数据。 - TPCI+APCI
0x40：读请求（无数据负载）。 - 校验和
0x2D：计算略。
5. 响应帧（Response）
- TPCI：
0x80（写响应）或0xC0（读响应） - 适用场景：设备回复请求的数据或状态。
示例：温度传感器返回数据
BC 12 34 00 01 02 06 00 5C- 源地址
0x1234（传感器地址1.2.52）。 - 目标地址
0x0001（中控设备0.0.1）。 - 数据长度
0x02：2字节数据。 - 数据
0x0600：温度值（DPT 9.001，24.0°C）。 - 校验和
0x5C：计算略。
6. 广播帧（Broadcast）
- 目标地址：
0x0000（全零地址） - 适用场景：设备向总线所有节点发送全局指令（如系统复位）。
示例：全局复位指令
BC 00 01 00 00 01 FF 01- 源地址
0x0001（中控设备）。 - 目标地址
0x0000：广播地址。 - 数据
0xFF：复位指令（自定义编码）。
7. 安全报文（KNX Secure）
- 控制字段：
0xBC或0xBF（结合加密标志） - 结构：在标准帧基础上增加加密负载和MAC（消息认证码）。
- 适用场景：防止数据篡改或窃听。
示例（简化的加密报文）
BC 11 0A E1 03 10 01 80 [加密负载] [MAC] 2A- 数据部分：明文数据
0x01被加密为更长字节。 - MAC：用于验证数据完整性（如AES-128计算）。
关键对比表
| 报文类型 | 控制字段 | 数据长度 | TPCI | 典型场景 |
|---|---|---|---|---|
| 标准帧 | 0xBC | ≤15字节 | 0x00 | 开关控制、百分比调节 |
| 扩展帧 | 0xBF | ≤255字节 | 0x00 | 长文本、复杂配置 |
| ACK确认 | 0xB0 | 无 | - | 接收成功响应 |
| NACK拒绝 | 0xB1 | 无 | - | 接收失败响应 |
| 读请求 | 0xBC | 1字节 | 0x40 | 主动请求传感器数据 |
| 写响应 | 0xBC | 可变 | 0x80 | 设备状态更新确认 |
| 广播帧 | 0xBC | 可变 | 0x00 | 系统级指令（如复位） |
注意事项
- TPCI与APCI：
- TPCI（传输控制）标记报文类型（读、写、响应）。
- APCI（应用控制）定义具体操作（如DPT类型）。
- 地址过滤：设备仅处理目标地址匹配的报文（物理地址或订阅的组地址）。
- 校验和：始终为前面所有字节的异或（XOR）值。
希望这些示例能帮助你理解KNX不同报文类型的写法！实际开发中建议结合官方协议文档和ETS工具验证。
以下示例说明：
示例1：开关控制（标准帧）
场景：物理地址 1.1.10 的设备向组地址 1/2/3 发送开灯指令。
报文：
BC 11 0A E1 03 01 01 80- 控制字段
0xBC：标准帧，正常优先级。 - 源地址
0x110A：设备地址1.1.10。 - 目标地址
0xE103：组地址1/2/3（E1表示组地址类型）。 - 数据长度
0x01：1字节数据。 - 数据
0x01：开关状态（0x01=开，0x00=关）。 - 校验和
0x80：BC XOR 11 XOR 0A XOR E1 XOR 03 XOR 01 XOR 01 = 80。
示例2：温度传感器数据（扩展帧）
场景：传感器 2.3.5 上报温度 22.5°C 到组地址 2/5/1。
报文：
BF 23 05 E2 51 02 06 00 5C- 控制字段
0xBF：扩展帧，低优先级。 - 源地址
0x2305：设备地址2.3.5。 - 目标地址
0xE251：组地址2/5/1。 - 数据长度
0x02：2字节数据。 - 数据
0x0600： - DPT 9.001（温度），编码为
0x0600→22.5°C（浮点格式）。 - 校验和
0x5C：计算略。
示例3：场景控制（多字节数据）
场景：中控设备 0.0.1 触发场景 3（组地址 5/0/3）。
报文：
BC 00 01 E5 03 03 03 00 00 6F- 控制字段
0xBC：标准帧。 - 源地址
0x0001：中控地址0.0.1。 - 目标地址
0xE503：组地址5/0/3。 - 数据长度
0x03：3字节数据。 - 数据
0x030000：场景编号3，附加参数。 - 校验和
0x6F：计算略。
关键点
- 地址编码：
- 物理地址：
区域(4bit).线(4bit).设备(8bit)→ 2字节（如1.1.10→0x11 0x0A）。 - 组地址：
主组(5bit)/中间组(3bit)/子组(8bit)→ 2字节（如1/2/3→0xE1 0x03，高位1110表示组地址）。
- 数据编码：
- 开关：1字节（
0x00=关，0x01=开）。 - 温度：2字节浮点（如 DPT 9.001）。
- 百分比：1字节（
0x00=0%，0xFF=100%）。
- 校验和：对所有前面字节进行异或运算（如
BC XOR 11 XOR 0A XOR E1 XOR 03 XOR 01 XOR 01 = 80）。
实际应用建议
- 使用ETS（KNX工程工具软件）配置设备，无需手动组包。
- 报文示例主要用于理解底层协议，调试时可借助抓包工具（如Wireshark + KNX插件）。
- 深入学习可参考KNX官方文档《KNX Standard》或书籍《KNX for IoT》。
