1、1第 6章传感器网络协议的技术标准6.1 技术标准的意义无线传感器网络的价值就在于它的低成本和可以大量部署。为了降低产品成本、扩大市场和实现规模效益，传感器网络的某些特征和共性技术必须实现标准化，这样来自不同产商的产品才能协同工作。无线传感器网络的标准化工作受到了许多国家及国际标准组织的普遍关注，已经完成了一系列草案甚至标准规范的制定。其中最出名的就是 IEEE 802.15.4/ZigBee规范，它甚至已经被一部分研究及产业界人士视为传感器网络的标准。IEEE 802.15.4定义了短距离无线通信的物理层及链路层规范， ZigBee则定义了网络互联、传输和应用规范。目前传感器网络标准化工作的
2、两个公认成果是 IEEE 1451接口标准和 IEEE 802.15.4低速率无线个域网协议。26.2 IEEE 1451系列标准1、 IEEE 1451标准的诞生基于各种 现场总线 标准的分布式测量和控制系统得到了广泛的应用，这些系统所采用的控制总线网络多种多样、千差万别，其内部结构、通讯接口、通讯协议等各不相同。3传统的分布式测量控制系统结：由于这种系统的构造和设计是基于各种网络总线标准而定，如 I2C， HART， SPI， LonWorks及 CAN等，每种总线标准都有自己规定的协议格式，相互不兼容，给系统的扩展、维护等带来不利的影响。6.2 IEEE 1451系列标准4国际电子电气工
3、程师协会 (IEEE)面对目前传感器市场上总线接口互不兼容 , 互操作性差难以统一的难题 , 专门建立专家组制定 IEEE1451协议族 , 以此来解决传感器接口的标准化问题 。IEEE1451协议族共分五个协议标准 ,目前 ,IEEE1451.1、IEEE1451.2、 IEEE1451.3、 IEEE1451.4已被 IEEE组织通过。这个标准提供了将变送器 (传感器和执行器 )连接到一个数字系统 ,尤其是到网络的方式 , 简化了现场变送器到微处理器以及网络的连接 ,提供一个适合各种网络的工业标准接口 ,有效的实现现场各种不同的智能变送器的网络互连、即插即用 , 最终实现各个传感器或执行器
4、厂家的产品相互兼容, 降低了构建网络化测控系统的总成本 。6.2 IEEE 1451系列标准56.2 IEEE 1451系列标准n IEEE1451协议族定义了一个较为完整的通用模型 , 在这个模型中采用分层体系结构 。n IEEE1451.2智能传感器接口模块标准的功能框架 :66.2 IEEE 1451系列标准n 第一层模块结构为网络适配器 NCAP(Network Capable Application Processor), 用来运行网络协议和应用软件n 第二层模块为智能变送器模块 STIM(Smart Transducer Interface Module), 其中包括变送器和电子数
5、据表格TEDS(Transducer Electronic Data Sheet)。n 这种划分使得在基于各种现场总线的分布式测量控制系统中 , 各种变送器的设计、制造无须考虑系统的网络结构 , 从而智能化范围的得以延伸 , 更加接近实际测量和控制点。其中 TEDS的设计是整个协议族的精华所在 ,使传感器模块同时具有 即插即用 的兼容性。76.2 IEEE 1451系列标准n 电子数据表格 (TEDS)存储了变送器自身信息和制造商信息 n 有八个可寻址的单元，其中前两项是必选且只读的，其余是可选的：n MetaTEDS:STIM的整体描述符n ChannelTEDS:包括 STIM的量程、单位
6、、启动时间等参数n 其余六项包括 :最后校准日期、校准周期和校准参数，满足特殊功能的要求，在将来工业应用中的功能扩展等86.2 IEEE 1451系列标准n IEEE 1451.2 标准称为变送器与微处理器通信协议和变送器电子数据表格式。n IEEE 1451.3 标准称为分布式多点系统数字通信和变送器电子数据表格式。n IEEE 1451.4 标准称为混合模式通信协议和变送器电子数据表格式。这是一项实用的技术标准，它使变送器电子数据表格与模拟测量相兼容。96.2 IEEE 1451系列标准n IEEE 1451系列标准的组成结构如图所示，这些标准可以在一起应用，构成多种网络类型的智能传感器系统，也可以单独使用。10
