一、什么是BACnet？
BACnet，Building Automation and Control networks的簡稱，即樓宇自動化與控制網絡。是用於智能建築的通信協議。
一般樓宇自控設備從功能上講分為兩部分：一部分專門處理設備的控制功能；另一部分專門處理設備的數據通信功能。而BACnet就是要建立一種統一的數據通信標准，使得設備可以互操作。BACnet協議只是規定了設備之間通信的規則，並不涉及實現細節。
BACnet協議模型為：
（1）所有的網絡設備，除基於MS/TP協議的以外，都是完全對等的（peer to peer）；
（2）每個設備都是一個“對象”的實體，每個對象用其“屬性”描述，並提供了在網絡中識別和訪問設備的方法；設備相互通信是通過讀/寫某些設備對象的屬性，以及利用協議提供的“服務”完成；
（3）設備的完善性（Sophistication），即其實現服務請求或理解對象類型種類的能力，由設備的“一致性類別”（Conformance Class）所反映。
二、BACnet的體系結構
BACnet建立在包含四個層次的簡化分層體系結構上，這四層相當於OSI模型中的物理層、數據鏈路層、網絡層和應用層。
BACnet標准定義了自己的應用層和簡單的網絡層，對於其數據鏈路層和物理層，提供了以下五種選擇方案：
（1）第一種選擇是ISO 8802-2類型1定義的邏輯鏈路控制（LLC）協議，加上ISO 8802-3介質訪問控制（MAC）協議和物理層協議。ISO 8802-2類型1提供了無連接（Connectionless）不確認（Unacknowledged）的服務，ISO 8802-3則是著名的以太網協議的國際標准。
（2）第二種選擇是ISO 8802-2類型1定義的邏輯鏈路控制（LLC）協議，加上ARCNET（ATA/ANSI878.1）。
（3）第三種選擇是主從/令牌傳遞（MS/TP）協議加上EIA-485協議。MS/TP協議是專門針對樓宇自動控制設備設計的，同ISO 8802-2類型1一樣，它通過控制EIA-485的物理層，向網絡層提供接口。
（4）第四種選擇是點對點（PTP）協議加上EIA-232協議，為撥號串行異步通信提供了通信機制。
（5）第五種選擇是LonTalk協議。
三、BACnet的協議棧和數據流
由應用層服務原語產生的應用層協議數據單元（APDU），構成了網絡層服務原語的數據部分，並通過網絡層服務訪問點下傳到網絡層。
同樣，這個請求將進一步下傳到本地設備協議棧的以下各層。
服務原語：用於描述服務用戶和服務提供者之間交互作用的、抽象的、與具體無關的表現方式。服務原語只有4種類型：
- 請求（Request） 用戶實體要求服務做某項工作 源（N+1)實體—>源（N）實體
- 指示（Indication） 用戶實體被告知某事件發生 目的（N）實體—>目的（N+1)實體
- 響應（Response） 用戶實體表示對某事件的響應 目的（N+1)實體—>目的（N）實體
- 確認（Confirm） 用戶實體收到關於它的請求的答復 源（N）實體—>源（N+1）實體
PDU：Protocol Data Unit，協議數據單元，是指對等層次之間傳遞的數據單位。
APDU：Application Protocol Data Unit，應用協議數據單元。
NPDU：Network Protocol Data Unit ，網絡協議數據單元。
LPDU：Link Protocol Data Unit，鏈路協議數據單元。
MPDU：MAC Protocol Data Unit，MAC協議數據單元。
PPDU：Presentation Protocol Data Unit，表示協議數據單元。
四、BACnet應用層
BACnet應用層主要有兩個功能：
- 定義樓宇自控設備的信息模型——BACnet對象模型
- 定義面向應用的通信服務
BACnet應用進程模型：
一個應用進程包括：應用程序和應用實體，應用實體位於應用層內，屬於通信協議的部分，應用程序不屬於協議部分。應用程序和應用實體之間通過API進行通信。
應用層有四種原語，分別為：請求（request）、指示（indication）、響應（response）和證實（confirm）。
BACnet對象模型：
BACnet網絡協議使用先進的面向對象技術，通過封裝在APDU內的對象數據進行通訊。BACnet擁有28個對象：
| 序號 | 對象名稱 | 應用實例 |
| 01 | Accumulator | 累加器 |
| 02 | Analog Input | 模擬輸入對象 |
| 03 | Analog Output | 模擬輸出對象 |
| 04 | Analog Value | 模擬值對象 |
| 05 | Averaging | 平均器 |
| 06 | Binary Input | 二進制輸入對象 |
| 07 | Binary Output | 二進制輸出對象 |
| 08 | Binary Value | 二進制值對象 |
| 09 | Calendar | 日期表對象 |
| 10 | Command | 命令對象 |
| 11 | Device | 設備對象 |
| 12 | Event Enrollment | 事件登錄對象 |
| 13 | Event Log | 事件日志對象 |
| 14 | File | 文件對象 |
| 15 | Global Group | 全局組對象 |
| 16 | Group | 組對象 |
| 17 | Life Safety Point | 生命安全監測點的信息檢測 |
| 18 | Life Safety Zone | 生面安全區域的信息檢測 |
| 19 | Loop | 控制環對象 |
| 20 | Multi-State Input | 多態輸入對象 |
| 21 | Multi-State Output | 多態輸出對象 |
| 22 | Multi-State Value | 多態值對象 |
| 23 | Notification Class | 通告類對象 |
| 24 | Program | 程序對象 |
| 25 | Pulse Converter | 脈沖轉換器 |
| 26 | Schedule | 時間安排對象 |
| 27 | Trend Log | 趨勢記錄對象 |
| 28 | Trend Log Multiple | 多趨勢記錄對象 |
BACnet服務：
BACnet具有35種服務，服務是操作對象的方法。這35種服務分為6類，分別為：報警與事件服務，文件訪問服務，對象訪問服務，遠程設備管理服務、虛擬終端服務和網絡安全服務。
其中，對象服務訪問包括：
- 創建對象服務
- 刪除對象服務
- 讀屬性服務
- 條件讀屬性服務
- 讀多個屬性服務
- 寫屬性服務
- 寫多個屬性服務
遠程設備管理服務包括：
- 設備通信控制服務
- 有證實專有傳輸服務
- 無證實專有傳輸服務
- 重新初始化設備服務
- 有證實文本報文服務
- 無證實文本報文服務
- 時間同步服務
五、BACnet網絡層
BACnet網絡層的作用是檢查網絡拓撲結構，決定最佳路由。
- 網絡層提供將報文直接傳送到一個遠程BACnet設備、廣播到一個遠程BACnet網絡、或者廣播到所有的BACnet網絡中的所有BACnet設備的能力。
- 一個BACnet設備由一個網絡號碼和一個MAC地址唯一確定。
BACnet互聯網絡拓撲結構：
物理網段（Physical Segment）：直接連接以下BACnet設備的一段物理介質。
網段（Segment）：多個物理網段通過“中繼器”在物理層連接，所形成的網絡段。
網絡（Network）：多個BACnet網段通過網橋互聯而成，每隔BACnet網絡都形成一個單一的MAC地址域。這些在物理層和數據鏈路層上連接各個網段的設備，可以利用MAC地址實現報文的過濾。
互聯網絡（Internetwork）：將使用不同LAN技術的多個網段，用BACnet路由器互聯起來，便形成了一個BACnet互聯網絡。在一個BACnet互聯網絡中，任意兩個節點之間恰好存在着一條報文通路。
六、BACnet數據鏈路/物理層
BACnet標准將五種類型的數據鏈路/物理層技術作為自己所支持的數據鏈路/物理層技術進行規范，形成其協議。
ARCNET局域網：
ARCNET是1977年由Datapoint公司開發的一種安裝廣泛的局域網（LAN）技術，它采用令牌總線（token-bus）方案來管理LAN上工作站和其他設備之間的共享線路，其中，LAN服務器總是在一條總線上連續循環的發送一個空信息幀。
當有設備要發送報文時，它就在空幀中插入一個“令牌”以及相應的報文。當目標設備或LAN服務器接收到該報文后，就將“令牌”重新設置為0，以便該幀可被其他設備重復使用。這種方案是十分有效的，特別是在網絡負荷大的時候，它為網絡中的各個設備提供平等使用網絡資源的機會。
主從/令牌傳遞（MS/TP）協議：
BACnet的主從/令牌傳遞局域網技術的基礎時使用EIA-485標准。
由於EIA-485標准只是一個物理層標准,不能解決設備訪問傳輸介質的問題，BACnet定義了主從/令牌(MS/TP)協議，提供數據鏈路層功能。
MS/TP網絡使用一個令牌來控制設備對網絡總線的訪問：
- 當主節點掌握令牌時，它可以發送數據幀。
- 凡是收到主節點請求報文的主（從）節點都可以發送響應報文。一個主節點在發送完報文之后，就將令牌傳遞給下一個主節點。
- 如果主節點有許多報文要發送，當它一次掌握令牌期間最多只能發送Nmax_info_iframes個數據幀，就必須將令牌傳遞給下一個主節點，其他數據幀只能在它再一次掌握令牌時，才能發送。
點到點（PTP）通信協議：
為了使兩個BACnet設備能夠各種點到點通信機制進行通信，BACnet定義了點到點數據鏈路層通信協議，面向連接的協議，這個協議的功能是：
- 使兩個BACnet網絡層實體建立點到點數據鏈路連接，可靠地交換BACnet PDU。
- 使用已建立地物理連接執行BACnet點到點連接的有序終止。
一旦這種連接成功建立后，兩個設備就可以透明地交換BACnet PDU。
無論呼叫設備還是被呼叫設備，都可以啟動釋放連接過程，而只有每個設備都發送了終止請求后，連接才會終止。
對應地物理連接有：EIA-232連接調制解調器，線路驅動器，或者其他數據通信設備。