A norma KNX permite a cada fabricante selecionar o modo de configuração ideal, em conformidade com o mercado, o que permite a cada fabricante escolher a combinação certa para a aplicação e segmento alvo do mercado. A Norma KNX inclui 2 modos de configuração diferentes:

Modo S (Modo de sistema)

Este mecanismo de configuração destina-se a ajudar instaladores KNX bem formados a realizar funções de domótica sofisticadas. Uma instalação que consiste em componentes de “modo S” pode ser planeada por uma ferramenta de software comum (ETS® 3 Professional) com base em bases de dados de produtos fornecidas por fabricantes de produtos de modo S: o ETS também é utilizado para ligar os produtos e para configurá-los (isto é, definir os parâmetros disponíveis, conforme exigido pela instalação e download).O "modo S" oferece o mais alto grau de flexibilidade para a realização de funções de domótica.

Modo E (Modo fácil)

Este mecanismo de configuração destina-se a instaladores com formação básica em KNX. Os produtos compatíveis com “modo E” oferecem funções limitadas em comparação com o modo S. Os componentes de modo E já estão pré-programados e carregados com um conjunto de parâmetros predefinidos. Com um configurador simples, cada componente (principalmente as respectivas definições de parâmetros e ligações de comunicação) pode ser parcialmente reconfigurado.

A KNX é a única NORMA INTERNACIONAL aprovada em todo o mundo para domótica. A KNX está aprovada como:

• Norma internacional (ISO/IEC14543-3)
• Norma europeia (CENELEC EN50090 e CEN EN 13321-1 e 13321-2)
• Norma chinesa (GB/Z 20965)
• Norma ANSI/ASHRAE (ANSI/ASHRAE 135) 

Convergência de Batibus, EIB e EHS

As especificações anteriores à KNX, Batibus, EIB e EHS, surgiram por volta de 1990. Na altura, ninguém poderia prever os respectivos futuros individuais. Estas três soluções domésticas europeias altamente importantes para a domótica tentaram inicialmente desenvolver os respectivos mercados separadamente, e encontrar, cada uma, um lugar na normalização europeia. A Batibus teve resultados particularmente bons em França, Itália e Espanha, enquanto A EIB teve sucesso nos países germânicos e do Norte da Europa. A EHS foi à solução preferida para os fabricantes de produtos de linha branca e castanha.

Em 1997, os três consórcios encarregues das três especificações acima mencionadas decidiram unir esforços para desenvolver o mercado para as casas inteligentes, com o objetivo acordado de desenvolver uma nova norma industrial comum que pudesse também ser proposta como norma internacional. A especificação KNX foi publicada pela recentemente formada Associação KNX na Primavera de 2002. É baseada na especificação EIB, incrementada com novos mecanismos de configuração e meios de ligação originalmente desenvolvidos pela Batibus e EHS.

CENELEC 

Em Dezembro de 2003, o protocolo KNX, bem como os dois meios, TP (cabo torçado) e PL (corrente), foi aprovado pelos comités nacionais europeus e ratificado pelo CENELEC Bureau Technique como Norma Europeia EN 50090. O meio de ligação por radiofrequência KNX foi aprovado em Maio de 2006.

CEN 

À medida que a KNX oferece cada vez mais especificações que não são só utilizadas para a automação do equipamento eléctrico, mas também para aplicações AVAC, a Associação KNX propõe as respectivas especificações à CEN para publicação como norma europeia para sistemas de domótica. A CEN aceitou a proposta e as especificações KNX foram publicadas pela CEN como EN 13321-1 e EN 13321-2.

ISO/IEC

Tendo em conta o grande interesse em produtos compatíveis com KNX fora dos países europeus e respectiva tecnologia comprovada, a Associação KNX também iniciou os passos necessários para aprovar a norma KNX a nível internacional. Os países ativos em CENELEC propuseram a norma europeia EN 50090 para normalização pela ISO/IEC no final de 2004. Em Novembro de 2006 o protocolo KNX, incluindo todos os meios de transmissão (TP, PL, RF e IP), foi aprovado para publicação pela norma internacional ISO/IEC 14543-3-x. Desta forma, a KNX é a única norma aberta no mundo inteiro para domótica. 

SAC 

O grande interesse na China relativamente a produtos compatíveis com KNX e tecnologia KNX foi a principal razão para a Associação KNX ter a norma internacional ISO/IEC 14543 traduzida para chinês. O comité de normalização chinês, SAC TC 124, introduziu a norma KNX na China e adotou-a como norma GB/Z 20965 em Julho de 2007.

ANSI/ASHRAE

Também o acoplamento da KNX a outros sistemas de automação tem uma norma internacional: tanto a norma ANSI/ASHRAE 135 dos EUA como a ISO 16484-5 documentam o mapeamento entre KNX e BACnet.

A integração é a principal vantagem da tecnologia KNX e define-se como a situação em que os produtos que enviam e recebem mensagens podem entender adequadamente os sinais e reagir a eles sem equipamento adicional. De forma a lucrar ao máximo com a utilização de um sistema de domótica, é indispensável que os produtos de diferentes fabricantes (“integração multifornecedor") e produtos de diferentes campos de aplicação (“integração interdisciplinar") sejam integrados. 

Integração KNX: Como?

Hoje em dia tudo é possível com os produtos com a certificação KNX, graças às rigorosas regras de integração da KNX para produtos com a certificação KNX:

• Em primeiro lugar, os produtos rotulados com a marca comercial KNX têm a obrigação de “falar e compreender” a linguagem KNX, ou seja, conseguir interpretar corretamente os sinais analógicos no suporte a que estão ligados e os bits e bytes conforme apresentados nas especificações do sistema KNX;
• Em segundo lugar, todos os produtos com certificação KNX podem ser configurados por uma só ferramenta de engenharia independente do fabricante (ETS™), ou pelo menos os recursos de rede utilizados dos equipamentos podem pelo menos ser lidos por esta ferramenta de engenharia;
• E por último, mas não menos importante, na execução de uma função específica (por exemplo, o envio de uma temperatura durante a operação em tempo de execução), esta só pode ser codificada segundo as especificações de integração da KNX. Para todo um conjunto de funções (comutação, dimming, controlo de estores, valores inteiros e flutuantes, percentagem, data/hora, modos AVAC, controlo de cenas, etc.), a KNX normalizou todo um conjunto de tipos de dados.

Vantagens da integração KNX

A abordagem acima contribuiu em grande medida para o sucesso da KNX hoje em dia. Sem a integração rigorosa acima mencionada, seria impossível:

• oferecer aos proprietários dos edifícios uma escolha gratuita entre produtos de um grande número de fabricantes KNX;
• permitir aos instaladores KNX a utilização de uma ferramenta única de planeamento e configuração como o ETS;
• formar diversos milhares de instaladores KNX num esquema de formação uniforme a nível mundial;
• permitir aos fabricantes desenvolver produtos especializados, que graças à interoperabilidade com o resto do sistema oferecem funcionalidade que um só fabricante nunca conseguiria oferecer com o seu portfolio de produtos;
• fortalecer um mercado de fabricantes do equipamento original entre fabricantes KNX;
• facilitar o desenvolvimento de passagens entre a KNX e outros sistemas (como DALI e BACnet).

KNX é o único sistema de bus a nível mundial que oferece uma gama completa de transmissão de dados para controlo de sistemas em edifícios: Cabos Torçados, Linha de potência, Rádio Frequência e Ethernet IP. As aplicações KNX são programadas através do software ETS, uma ferramenta independente dos fabricantes e distribuidores dos equipamentos. Desde a ideia até ao produto final, a lista de dúvidas para quem quer programar uma solução KNX pode ser bastante grande:

• Qual o meio de transmissão do KNX que deve ser usado (cabos torçados ou rádio frequência)?
• Quais os requisitos de software que o KNX necessita?
• Quais os objetos de comunicação – formato de dados – devem ser usados e como programá-los?
• Quais são os requisitos de hardware para o equipamento?
• Existem componentes Standards?
• Como será programado o equipamento, isto é, quais os modos de configuração que devem ser suportados?
• Existe algum apoio técnico durante a fase de desenvolvimento do produto?
• Como é o processo de certificação? 

É importante estudar os componentes KNX Standard que estão disponíveis no mercado e o meio de transmissão utilizado, por forma a escolher a melhor solução para a sua instalação.

Aspectos de implementação dos Equipamentos KNX TP 

Será confrontado com diferentes termos técnicos, tais como: “BIM”, “BCU”, “SIM”, “TPUART”, “chipset” e “Pacote de comunicação” quando analisar o mercado. Estes termos representam diferentes possibilidades de como desenvolver um equipamento KNX TP. 

BCU „Bus coupling units“

• Isto são equipamentos de sistema que inclui circuitos de acoplamento KNX, o microprocessador que é integrado no invólucro. O gestor do produto só necessita de desenvolver o módulo de aplicação, o hardware e o software. 

BIM „Bus Interface Modules“ 

• Basicamente são construídos como o miolo de um BCU com portas adicionais I/O. Os BIMs são vendidos como módulos que podem ser soldados diretamente à placa do circuito. Existem versões com 8KB e 48KB de memória flash para aplicação do software. O desenvolvimento do software é realizado dentro de um ambiente consistindo em “Evaluationboard”, “On-Chip Debug Emulator” e C-Compiler. 

SIM „Serial Interface Modules“

• Contêm o completo sistema de comunicação com aplicações. O hardware e software são acoplados com a comunicação através de uma interface série. Os SIMs são vendidos em módulos que posteriormente são soldados diretamente à placa do circuito. 

BAOS „Bus Access and Object Server“

• The BAOS Module is both a KNX interface on Telegram level (KNX Link Layer) as on DataPoint level (KNX Application Layer). The telegram format is FT1.2 conform. An optimized serial protocol is available for the communication on Data- Point level. 

Chipset

• Chipsets de BIMs existem para contornar as restrições mecânicas dos BIMs. Não existe diferença entre BIMs e Chipsets ao nível do software.

TPUART

• O TPUART só tem acoplamento com o KNX. O software de comunicação é realizado através de um micro controlador. O TPUART foi desenvolvido para que o micro controlador codifique e descodifique o bit por um lado e que por outro lado permita o acoplamento com o KNX através de diferentes micros controladores. 

Communication Stack

• Para desenvolver um equipamento KNX com TPUART, é necessário um pacote de comunicação. Este tipo de acoplamento é o mais efetivo, flexível e a maneira mais barata para desenvolver um equipamento KNX. Para eliminar a necessidade do desenvolvimento do produto ter que se familiarizar com os detalhes de comunicação do KNX, é disponibilizado uma porta de comunicação KNX. O Acoplamento do KNX é realizado através de um acoplador KNX externo, do tipo TPUART, FZE1066. O pacote de comunicação KNX oferece interfaces adicionais para programar a atual aplicação. 

Qual é a solução mais correta?

• Os módulos (BIM, SIM BAOS) são recomendados no caso de quantidades mínimas de produção. Oferecem baixos custos de desenvolvimento certificação , o que os torna ideais para começar a desenvolver soluções KNX. Se o espaço disponível for insuficiente ou as quantidades de produção aumentarem, então a alternativa será o uso de chipsets. Os custos iniciais são um pouco maiores comparados com o BIM. TPUART é a solução mais usada, para grandes quantidades de produção. A vantagem do TPUART é o baixo custo por unidade, tendo por outro lado elevados custos de desenvolvimento e de certificação. Em casos particulares, pode ser melhor optar por um Transmissor de Bits (FZE1066).

Aspectos de Implementação para equipamentos KNX PL 

BCUs standards e módulos (PIM) existem para KNX PL (110) similar a cabos torçados. 

BCU „Bus coupling units“

• Existem equipamentos do sistema os quais incluem o acoplamento KNX, o microprocessador que é fornecido integrado no invólucro. O gestor do produto só tem de desenvolver o módulo de aplicação, o hardware e o software. 

PIM „Powerline Interface Modules“ 

• Basicamente são construídos a partir da baixa tensão do BCU. Os PIMs são módulos que são soldados ao circuito juntamente com outras partes que servem para o acoplamento. 

ACIS with Communication Stack

• O ASIC para o PL110 é responsável por enviar e receber bits. Para construir um equipamento KNX baseado na tecnologia ASIC, é preciso um pacote de comunicação KNX para a linha de potência (software de comunicação). Este pacote de comunicação contem interfaces para programar a aplicação. 

Qual é a solução mais correta?

• Em caso de equipamentos de montagem embebida e para quantidades de produção baixas, os BCUs são a escolha mais acertada devido aos preços. Para uma média produção, recomenda-se os PIMs – está disponível um diagrama do circuito. O desenvolvimento de equipamentos PL com pacotes de comunicação ASIC necessitam de grandes investimentos comparados com as BCUs e os PIMs, sendo por isso usado apenas para a produção de grandes quantidades. 

Aspectos de Implementação para equipamentos KNX RF 

O desenvolvimento de equipamentos KNX RF não necessita de componentes KNX especiais. Para reduzir o tempo e os custos de desenvolvimento será útil integrar módulos RF pré-fabricados, especialmente em caso de produção de pequenas quantidades. Um equipamento KNX RF consiste nos seguintes elementos: 

Transceiver Chip

• Para equipamentos KNX RF não é necessário nenhum chip dedicado. Existem atualmente no mercado vários chips que podem ser usados para implementar a RF no KNX. 

RF circuit

• O transmissor é construído juntamente com componentes passivos de circuito RF. Baseado na referência de design do chip do fabricante, um circuito pode ser construído e optimizado para os requisitos KNX RF. 

Microcontroller

• O núcleo de qualquer equipamento KNX é um micro controlador que lida com a comunicação e com as aplicações. Para a rádio frequência um dos requisitos mais importantes é o baixo consumo de energia. A interface lógica para a ligação do transmissor deve estar presente na maioria dos controladores atuais. 

Communication stack

• O standard KNX define um protocolo complexo que nos leva a um grande esforço de certificação e implementação. O pacote de comunicação é o software do sistema para um equipamento KNX RF. Controla o transmissor e lida com toda a comunicação, incluindo procedimentos de configuração. O pacote de comunicação tem uma interface (API) para o desenvolvimento das aplicações. 

Aspectos de implementação para equipamentos KNX IP 

A transmissão de telegramas KNX através da Ethernet é definida como KNXnet/IP e faz parte do standard KNX. Até agora as especificações incluíam o uso deste meio para routers e interfaces para PC. Os IP routers são similares aos acopladores de linha, à exceção do uso da Ethernet para linha principal. Atualmente também é possível integrar equipamentos KNX diretamente através do IP na rede KNX. Por tudo isto, é que a Etnernet IP (Protocolo Internet) é um meio de transmissão KNX de grande valor. O desenvolvimento de equipamentos KNX IP não tem requisitos especiais. São constituídos basicamente pelos seguintes elementos: 

Controlador Ethernet

• Os controladores Ethernet estão disponíveis em diferentes fabricantes de semicondutores. Os controladores Ethernet cumprem com os requisitos do KNX IP. Controladores com uma taxa de transmissão de 10 Mbits são normalmente suficientes. 

Microcontroller

• Escolher qual o micro controlador a utilizar depende de qual a desempenho que se quer no equipamento. KNX net/IP pode ser implementado num controlador de 8 bits. Dependendo da aplicação poderão ser necessários controladores mais rápidos. Muitos controladores já oferecem uma interface para a Ethernet no chip, pelo que apenas será necessário completá-lo com o “Physical Layer”. 

Communication stack

• O software de um equipamento KNX IP, consiste em 2 pacotes de protocolo. A comunicação através da Ethernet requere um pacote IP com UDP (User Datagram Protocol) devido ao facto da KNX net/IP ser baseado na ligação da comunicação. Os telegramas são transmitidos ponto a ponto ou multiponto através do UDP. O pacote KNX é colocado acima do pacote IP/UDP. Isto é o núcleo base do KNX, que tem ser implementado especialmente para cada equipamento. O pacote KNX usa o pacote IP/UDP como interface do sistema. A tradução dos telegramas KNX para telegramas UDP é estabelecida via KNX net/IP. A aplicação KNX de acesso ao API (Application Programming Interface) do pacote KNX, permite comunicar com todo o sistema. 

Qual é a solução mais correta?

• A escolha do hardware apropriado depende basicamente do tipo de aplicação. Implementações de hardware realizadas especialmente para os equipamentos KNX IP estão já disponíveis no mercado. Existem também pacotes de comunicação apropriados. Contudo para os equipamentos mais complexos, são necessários sistemas de operação mais potentes, como por ex: Linux, que contém basicamente um pacote IP com UDP, que pode ser usado. Neste caso, só o pacote KNX, bem como o respectivo programa de aplicação é necessário.