Lektion 2: Was steckt in der Siemens BCU?

In Lektion 1 haben wir gelernt, dass eine Siemens BCU die Verbindung zum KNX Bus herstellt. In Lektion 2 geht es nun darum, was denn so geheimnissvolles in der BCU drin steckt.

Siemens scheint die BCU nicht ganz selbst zu bauen. Denn wenn man etwas googelt, findet man schnell die Opternus Components GmbH, welche ebenfalls recht viel mit KNX am Hut hat. Dort findet man die Rubrik „Gamma Fertigprodukte“. Auf der Seite heißt es dazu:

Aha. Die Siemens BCU gehört ja auch „irgendwie“ zur Gamma Serie. Aber schauen wir weiter:

Oha, das kommt uns doch bekannt vor… Das ist genau die Platine die im Siemens BCU steckt. Folgt man dem PDF Link auf der rechten Seite zum Datenblatt, wird darin auf einen KNX Chip „TPUART2“ verwiesen. Und den gibt es bei Opternus zu kaufen:

Auf dem Chip sieht man noch, dass Siemens wohl der Hersteller ist.

Kurzum: Die Siemens BCU macht genau dieser Chip aus. Aber so „offen“ wie KNX ist, wäre es ja fatal wenn es nur einen einzigen Hersteller für diese Art von Chip gäbe. Uns sind aktuell drei Hersteller mit verschiedenen Chips bekannt:

Siemens (http://www.opternus.com/de/siemens/knx-chipset.html):

  • TPUART
  • TPUART2
  • TPUART2+

ON Semiconductor (http://www.onsemi.com/PowerSolutions/parametrics.do?id=178):

  • NCN5120
  • NCN5121
  • NCN5131

Elmos Semiconductor (http://www.elmos.com/produkte/interface/knxeib-transceiver.html):

  • E981.03
  • E981.23
  • E981.33

Die fett markierten Chips wurden von uns schon verwendet. Die anderen haben alle ihre eigenen Vor- und Nachteile.

So, genug zu Chip-Typen erzählt.. Was macht denn nun der Chip genau?

Nun, dazu muss man doch ein klein wenig in das Datenblatt schauen. Im TPUART Datenblatt steht geschrieben:

The TP – UART – IC (Twisted Pair – Universal Asynchronous Receive Transmit – IC) is a transceiver which supports the connection of microcontrollers of sensors, actuators, or other applications to the EIB (European – Installation – Bus).

Und weil Bilder mehr sagen als tausend Worte:

Screenshot TPUART2 Datenblatt

Auf dem KNX Bus wird die Versorgungsspannung UND die Kommunikation auf nur zwei Drähten übertragen. Also bedarf es etwas „Technik“ um Versorgungsspannung und Kommunikation voneinander zu trennen, und zeitgleich die Kommunikation in etwas „lesbares“ zu bringen. Genau das macht dieser IC. Er enthält einen StepDown Wandler der die rund 30V Busspannung in 3,3, 5V oder auch 20V herunter bricht (je nach IC und Beschaltung), und liefert das KNX Protokoll auf einer UART (=seriellen) Schnittstelle.

Je nach IC und Beschaltung, kann man zwischen 20 und 100mA Strom vom Bus bekommen, womit man die eigene Schaltung versorgen kann. Braucht man mehr, sollte man eine separate Spannungsversorgung (z.B. über das gelb/weiße Ader-Paar in der grünen KNX Leitung) hinzuziehen.

Neben dem StepDown Regler für die Spannungsversorgung, bietet der IC wie bereits erwähnt noch einen UART, also eine „serielle Schnittstelle“. Ein Mikrocontroller kann über diese serielle Schnittstelle über ein „spezielles Protokoll“ mit dem IC sprechen und so KNX Telegramme vom Bus lesen oder selbst welche senden.

Und genau da setzt unsere KONNEKTNG Device Library an: Sie stellt die Verbindung zwischen Mikrocontroller und dem KNX IC her, ohne dass man selbst mit dem „komplexen Protokoll“ arbeiten oder es kennen muss.