基于IEEE1451智能傳感器的遠程監測系統設計（二）

IEEE1451.4標準的核心是TEDS，TEDS包含了傳感器的相關(guān)信息，其信息有：廠(chǎng)商信息、模塊編號、版本信息、產(chǎn)品序列號、靈敏度、測量范圍、物理單位、傳輸功能、輸出范圍、校準信息以及用戶(hù)數據等［6-7］。TEDS被存儲在EEPROM中，系統一旦上電或接受了請求，TEDS 就上載到系統。TEDS簡(jiǎn)化了傳感器的安裝，一個(gè)被損壞的傳感器可以直接被替換而不需要更改任何設置。

TEDS包含一個(gè)64 bit的信息，稱(chēng)為“Basic TEDS”，每一個(gè)傳感器必須包含一個(gè)Basic TEDS。表1為Basic TEDS包含的內容。

由于TEDS存儲器大小的限制，Basic TEDS的信息應該被壓縮到符合存儲器的要求。典型的系統存儲器存儲信息的單位為8 bit或者16 bit。但是TEDS可以做到按1 bit來(lái)存儲有效信息。這就要求謹慎小心地解析數據來(lái)獲得所需要的信息，給編程提出了更高的要求。此外，還可以根據不同的傳感器類(lèi)型，選擇不同的模板來(lái)設計標準模板TEDS。最后可以根據用戶(hù)需要添加一些用戶(hù)自定義信息。本系統所使用的溫度傳感器的TEDS如表2所示。

4 WTIM 設計

WTIM 部分可以通過(guò)MMI 接口將傳感器的TEDS 讀出， 并將其通過(guò)無(wú)線(xiàn)設備發(fā)送給NCAP， 并且通過(guò)IEEE1451.0 標準定義的通用API 函數來(lái)控制可讀取傳感器和執行器的運行狀態(tài)。WTIM 狀態(tài)圖如圖3 所示。

在WTIM一上電時(shí)即進(jìn)入初始化狀態(tài)，隨后馬上進(jìn)入PREREG狀態(tài)。在PREREG狀態(tài)中TIM要通過(guò)完成向NCAPREG的任務(wù)，之后進(jìn)入NCAPREG狀態(tài)。進(jìn)入NCAPREG狀態(tài)意味著(zhù)WTIM已經(jīng)與一個(gè)NCAP進(jìn)行了連接，但是并沒(méi)有被設置與TIM完成數據交互。當NCAP設置WTIM與TIM進(jìn)行數據交互時(shí)，它就會(huì )發(fā)送一個(gè)開(kāi)放命令和一個(gè)或多個(gè)寫(xiě)命令，然后WTIM進(jìn)入OPEN狀態(tài)。在OPEN狀態(tài)中，WTIM就可以和NCAP、TIM進(jìn)行數據交互了。OPEN狀態(tài)可以被關(guān)閉命令終止。如果多次通信失敗，則表明TIM當前沒(méi)有通道可用，WTIM將由OPEN狀態(tài)轉為NCAPREG狀態(tài)。如果TIM沒(méi)有被注冊，則WTIM狀態(tài)由NCAPREG狀態(tài)轉為PREREG狀態(tài)，進(jìn)行TIM注冊。

5 NCAP設計

符合IEEE1451.5標準的NCAP支持接入多個(gè)同一技術(shù)標準的WTIM。當首次上電NCAP進(jìn)入初始化狀態(tài)時(shí)，馬上進(jìn)入UNREGDOT5狀態(tài)。根據設計要求，NCAP應該包含一個(gè)符合ZigBee技術(shù)標準的協(xié)調器，在UNREGDOT5狀態(tài)意味著(zhù)協(xié)調器并沒(méi)有建立一個(gè)有效的ZigBee網(wǎng)絡(luò )。之后NCAP將進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )的注冊和建立，這時(shí)NCAP就會(huì )進(jìn)入DOT5REG狀態(tài)。DOT5REG狀態(tài)說(shuō)明NCAP已經(jīng)建立了一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，但是并沒(méi)有和WTIM建立連接，因此也就不存在與TIM進(jìn)行數據交互。NCAP網(wǎng)絡(luò )注冊狀態(tài)圖如圖4所示。

當一個(gè)NCAP 建立的網(wǎng)絡(luò )有一個(gè)或多個(gè)WTIM 注冊時(shí)， 它就會(huì )進(jìn)入TIMREG 狀態(tài)。在這一狀態(tài)NCAP 會(huì )完成對所有TIM 的注冊。為了完成與TIM 的數據交互，NCAP 會(huì )發(fā)送一條開(kāi)放命令和一條或多條寫(xiě)命令， 隨后NCAP 進(jìn)入OPEN 狀態(tài)。在OPEN 狀態(tài)， 即可以和WTIM進(jìn)行數據交互。OPEN 狀態(tài)可以被關(guān)閉命令結束。因為NCAP 維持各個(gè)WTIM 相互獨立， 所以NCAP 可以在任

何時(shí)刻發(fā)現和連接節點(diǎn)。NCAP 運行狀態(tài)圖和順序圖分別如圖5、圖6 所示。