基于IEEE1451標準的無(wú)線(xiàn)變送器模塊的設計

摘要: IEEE1451協(xié)議可以解決不同智能傳感器之間的互操作性和互換性等問(wèn)題。本文選擇ZigBee作為底層通信協(xié)議，在此基礎上設計了無(wú)線(xiàn)變送器接口模塊(Wireless Transducer Interface Module,WTIM)，并通過(guò)該模塊實(shí)現基于IEEE1451的數據傳送和信息交換。

　　引言

　　隨著(zhù)計算機技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，基于各種現場(chǎng)標準的分布式測量和控制系統得到廣泛應用。這些系統采用了多種控制總線(xiàn)，如CAN、LONWORKS、FROFIBUS、HATR、FF等。這些不同的總線(xiàn)標準都有自己的協(xié)議格式，相互之間不兼容，給系統的擴展帶來(lái)很多不便。

　　鑒于此，國際電子電氣工程師協(xié)會(huì )（IEEE）和美國國家標準技術(shù)研究院（NIST）聯(lián)合推出IEEE1451標準，解決了各種不同標準的總線(xiàn)接口兼容性問(wèn)題，提高了各個(gè)不同廠(chǎng)家產(chǎn)品的互換性和互操作性。

　　1 IEEE1451協(xié)議

　　IEEE和NIST推出的IEEE1451標準，通過(guò)定義一整套通用的通信接口來(lái)解決不同網(wǎng)之間的兼容性問(wèn)題，并最終實(shí)現各個(gè)廠(chǎng)家的產(chǎn)品的互換和互操作。其協(xié)議簇體系結構和關(guān)系如圖1所示。根據IEEE1451標準，網(wǎng)絡(luò )智能傳感器分成兩大模塊。

圖1 IEEE1451協(xié)議整體架構

　　(1) NCAP（網(wǎng)絡(luò )應用處理器）模塊

　　該模塊主要執行網(wǎng)絡(luò )通信、TIM通信、數據轉換等功能。IEEE1451.1標準定義了它的實(shí)體模型。NCAP是標準變送器總線(xiàn)與專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )總線(xiàn)之間的接口。這一部分與微處理器集成在一起，在網(wǎng)絡(luò )化傳感器中起“大腦”的作用。NCAP還支持熱插拔功能。

　?。?） TIM（智能變送器）模塊

　　根據和NCAP之間連接的方式，可以有多種不同功能的TIM。一個(gè)TIM可以支持單個(gè)或多個(gè)不同的通道，它既可以與傳感器連接，也可以與執行器連接。

　?、?IEEE1451.0：該層標準包括通用功能、通信協(xié)議以及電子數據表格(TEDS FORMATS)。IEEE1451.0通過(guò)定義基本命令設置和通信協(xié)議接口，為不同的物理層提供通用、簡(jiǎn)單的標準，從而加強這些標準之間的互操作性。

　?、?IEEE1451.1：針對現有的各種網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，定義了從智能變送器到網(wǎng)絡(luò )的標準連接的方法，使用面向對象的思想為網(wǎng)絡(luò )化的智能變送器定義了一個(gè)標準的對象模型，并且為該模型的每一個(gè)類(lèi)定義了軟件接口。

　?、?IEEE1451.2：定義了傳感器和微處理器之間的連接的數字接口TII。其定義了電子數據表格以及數據格式，還定義了一系列的讀寫(xiě)命令，包括讀寫(xiě)電子數據表格、讀取傳感器數據和設置執行器數據等。