行业频道服务窗体顶端用户:密码:网络化智能传感器标准IEEE1451.2的TII协议研究2006-8-715:50:21【文章字体：大中小】一、引言传感器与网络相连，是信息技术发展的一种必然趋势。然而控制总线网络多种多样，千差万别，内部结构、通信接口、通信协议各不相同，以此来连接各种变送器（包括传感器和执行器），则要求这些传感器或执行器必须符合这些标准总线的有关规定。由于技术上、成本上的原因，传感器的制造商无法使自己的产品同时满足各种各样的现场总线要求，而这些现场总线本身有各自的优点，针对不同的应用对象，有自身的优势；但它们之间的不兼容性、不可互操作性和各自为战的弊端，给广大用户带来了很大的不便。一个通用的、普遍接受的传感器接口标准将使制造商、系统集成者和最终用户受益，这就是IEEE1451标准产生最直接的原因。在各方努力下，IEEE和NIST在1997年、1999年和2003年先后颁布了IEEE1451.2、IEEE1451.1和IEEE1451.3标准，同时3个工作组对标准进行进一步的扩展研究，即IEEEP1451.4、IEEEP1451.4和IEEEP1451.0。IEEE1451.2标准通过一个变送器电子数据表（TransducerElectronicDataSheet，简称TEDS），使变送器模块具有即插即用的功能，同时定义了一个连接变送器到微处理器的变送器独立接口（TransducerIndependentInterface，简称TII），并通过网络适配器（NCAP）把传感器和执行器连接到网络。二、TII概述变送器独立接口TII是NCAP与STIM之间的硬件接口，它是通过10根按照SPI标准串行通讯方式的引脚在一起，如图1所示，每个管脚的功能分配见表1，管脚信号电平定义见表2，同时给出了每个信号的触发电平和信号逻辑，需要注意的是表中所指出的信号是输入还是输出是相对STIM而言的。其中NINT是允许由STIM根据ASSERT的信号接口线，其他的信号线都是由NCAP控制通讯和信息交换；NSDET用来判断一个STIM是否挂接在系统上，NCAK仅仅是响应NCAP的动作；对于单个传感器的场合，NTRIG是由NCAP用来控制读传感器数据或向执行器发送数据的时间，对于多传感器的场合，NTRIG的功能使用较为复杂。STIM和NCAP之间的通讯基本过程可以看作是NCAP通过DIN和DCLK选通某一STIM，在写数据时，NCAP保持DCLK并将数据加到DIN上，在读数据时，NCAP保持DCLK并从DOUT上读入数据。在任一通讯方式中，NIOE可以看作是用来完成实现数据传输功能触发的片选，NCAK除了被STIM用来做触发响应外同时用作数据传输响应，为了接口简单起见，两种功能不同时出现。从NCAP的角度来看，STIM可以看作是一个存储设备，其中的数据和功能实现可以通过相应的功能地址获取，每一个功能地址包括了被访问通道和需要实现的功能，每个STIM可以接255个通道。如果需要对所有的通道数据进行访问，则选择通道0。TII提供了电源和给STIM的一个通用的地。NCAP提供最大75mA的电流、电压5V±0.20VDC给STIM。IEEE1451.2标准提供了独立于NCAP的补充的电源，如必要可提供精确的或高压电源给传感器，但是只有NCAP可以提供电源给STIM接口电路。TII接口提供了NCAP和STIM之间的读写时序。最高级的协议是读结构、写结构和触发。下面就对TII协议的具体内容作如下说明。三、TII协议研究协议规范了触发功能的执行和使用物理TII执行时的数据传输功能。NCAP和STIM都参与了每个协议，对它们各自特定的任务作了区分，一部分协议被分级定义。NCAP和STIM之间的数据传输协议(读写顺序)如图2所示。结构是字节序列的传输，字节传输是比特序列的传输。所有的触发、读结构和写结构的初始状态都伴随着NTRIG、NACK和NIOE线闲置。1．触发触发一般在读传感器之前或写入执行器之后使用，其具体的过程是：NCAP等待通道写通道TEDS的持续时间，NCAP发信号触发NTRIG，STIM发信号触发NACK，然后NCAP闲置NTRIG和STIM闲置NACK，最后NCAP等待通道读通道TEDS的持续过程。2．位传递方法数据以比特流的形式从NCAP经DIN到STIM传输，从STIM经DOUT到NCAP传输，传输以以下的方式受DCLK线的控制，其过程为：DCLK高度空闲，在DCLK的第一个下降沿，将要传输的第一个字节由发送器触发（NCAP在线路DIN上，STIM在线路DOUT上），在随后的DCLK上升沿上，比特被接收者锁存，后来的比特传输重复...