現(xiàn)代檢測(cè)-低功耗與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)-2016

1.

概述2.信號(hào)調(diào)理電路的低功耗設(shè)計(jì)原則3.低功耗電源管理技術(shù)4.

網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)2.4傳感器的低功耗與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)1概述傳感器實(shí)現(xiàn)低功耗的意義節(jié)能、

解決電磁兼容問題、降低成本，提高可靠性無線傳感器續(xù)航、減小體積與質(zhì)量實(shí)現(xiàn)自供電的前提條件傳感器實(shí)現(xiàn)低功耗的主要途徑低占空比-在滿足性能要求的前提下低功耗敏感器件與自源型傳感器調(diào)理電路低功耗電源管理1概述傳感器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的意義信息獲取管理多傳感器協(xié)同工作

2、信號(hào)調(diào)理電路的低功耗設(shè)計(jì)原則1）常用信號(hào)調(diào)理電路功能類型根據(jù)傳感器輸出的參量類型及其調(diào)理方式分類:(a)電阻型;(b)電容型;(c)電感型;(d)互感型;(e)電壓型;(f)電流型;(g)電荷型;(h)脈沖型.不同參量傳感器的工作原理與信號(hào)調(diào)理作用如下表所示:2、信號(hào)調(diào)理電路的低功耗設(shè)計(jì)原則不同參量傳感器的工作原理與信號(hào)調(diào)理的作用傳感器類型工作原理信號(hào)調(diào)理電路的作用電阻型傳感器將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電阻的變化將電阻變化轉(zhuǎn)換為易測(cè)量的電參數(shù)電容型傳感器將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電容的變化將電容變化轉(zhuǎn)換為易處理的電信號(hào)電感型傳感器將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電感的變化將電感變化轉(zhuǎn)換為易處理的電信號(hào)互感型傳感器將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為互感的變化將互感或感應(yīng)電勢(shì)的變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化電壓(電動(dòng)勢(shì))型傳感器將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電壓或電動(dòng)勢(shì)的變化將微弱的電動(dòng)勢(shì)或電壓變化轉(zhuǎn)換為較強(qiáng)的電壓或電流變化電流型傳感器將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電流的變化對(duì)輸出的微弱電流進(jìn)行放大，將其變換成較強(qiáng)的電壓或電流電荷型傳感器將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電荷的變化將電荷量轉(zhuǎn)換成較強(qiáng)的電壓或電流脈沖(數(shù)字)型傳感器將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為脈沖序列或數(shù)字信號(hào)對(duì)脈沖序列計(jì)數(shù)并轉(zhuǎn)成所需形式；將編碼信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字信號(hào)2、信號(hào)調(diào)理電路的低功耗設(shè)計(jì)原則(2)

常用的信號(hào)調(diào)理技術(shù)手段(a)阻抗匹配;(b)信號(hào)放大;(c)傳感器激勵(lì);(d)信號(hào)濾波;(e)信號(hào)隔離;(f)信號(hào)線性化;(g)信號(hào)變換;(h)功率驅(qū)動(dòng).(3)

四種常見調(diào)理電路(a)信號(hào)放大電路:經(jīng)由傳感器或敏感元件轉(zhuǎn)換后輸出的信號(hào)微弱，如mV級(jí)、V級(jí)甚至更弱，利用前需先放大。設(shè)計(jì)方案選擇原則:優(yōu)先考慮功耗低、集成度高的放大方案常用放大器:儀用放大器、可編程增益放大器、隔離放大器2、信號(hào)調(diào)理電路的低功耗設(shè)計(jì)原則典型放大器示例如下表所示：

常見隔離放大器特點(diǎn)比較：

變壓器隔離放大器相對(duì)其他種類的功耗大；

使用光電隔離放大器不需外接任何器件，功耗相對(duì)低；

在信號(hào)隔離放大電路設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先考慮光電隔離放大器。種類典型器件儀用放大器AD620、AD627、AD522、INA101等可編程增益放大器AD526、LH0084、PGA102等隔離放大器變壓器隔離放大器AD202、AD203、AD204、ISO212P等光電隔離放大器ISO100電容隔離放大器ISO106、ISO122等

(3)

四種常見調(diào)理電路

信號(hào)濾波電路數(shù)字濾波的缺點(diǎn)：分辨率有限、動(dòng)態(tài)范圍小、響應(yīng)慢選用原則：在滿足濾波性能要求的前提下盡可能選數(shù)字濾波方式；設(shè)計(jì)模擬濾波時(shí)，盡可能使用集成解決方案。2、信號(hào)調(diào)理電路的低功耗設(shè)計(jì)原則常用集成濾波器

典型器件低通電源開關(guān)濾波器MAX7420、MAX7480、MAX7419、MAX7418可配置開關(guān)電容濾波器MAX260、MAX263連續(xù)時(shí)間低通濾波器LTC1563-2、LTC6605、LTC6604、LTC1563-3連續(xù)時(shí)間可配置濾波器MAX274、MAX275、LTC1562(2)四種常見調(diào)理電路(c)

信號(hào)變換電路例如采用電壓/頻率變換，以頻率調(diào)制電壓信號(hào)，以便電氣隔離和數(shù)字化；用交/直流變換提取輸入信號(hào)的交流參數(shù)等選用原則:優(yōu)先考慮選用外圍元器件少的集成器件的方案。常用集成變換器類型典型器件集成電壓/頻率變換器AD537、AD650、AD652、VFC32K、VFC100A、LM331、RC4151集成交流/直流變換器AD536、AD636、AD637上表中，AD652相對(duì)AD650所需外圍器件更少2、信號(hào)調(diào)理電路的低功耗設(shè)計(jì)原則常見集成變換器類型

(2)四種常見調(diào)理電路(d)

信號(hào)線性化電路可通過硬件電路或軟件電路實(shí)現(xiàn)軟硬件電路的優(yōu)缺點(diǎn)：硬件線性化實(shí)時(shí)性好，但實(shí)現(xiàn)較困難且范圍有限、功耗大；軟件易實(shí)現(xiàn)、功耗小，但有延時(shí)選用原則：滿足實(shí)時(shí)性要求前提下優(yōu)先考慮軟件線性化。不能采用軟件線性化時(shí)，選用集成模擬運(yùn)算器件實(shí)現(xiàn)。(3)低功耗設(shè)計(jì)遵循的基本原則(a)采用低功耗器件；(b)采用寬電源輸入器件(c)采用高集成度專用器件；(d)優(yōu)先考慮單一規(guī)格的電源(e)自動(dòng)休眠的工作方式;(f)采用“按需使用”的工作方式2、信號(hào)調(diào)理電路的低功耗設(shè)計(jì)原則3、低功耗電源管理技術(shù)動(dòng)態(tài)電源管理設(shè)計(jì)電源調(diào)整和按負(fù)載多方式分時(shí)供電傳感器的電源調(diào)整根據(jù)負(fù)載大小和特點(diǎn)采用多方式供電3

低功耗電源管理技術(shù)

1）概述電源管理技術(shù)

按時(shí)間順序?qū)﹄娮酉到y(tǒng)的電流和電壓進(jìn)行控制電源管理的目的

在不影響性能的基礎(chǔ)上將電源有效分配給系統(tǒng)不同組件；盡可能減少不必要的電能消耗，避免浪費(fèi)。電源管理實(shí)現(xiàn)方案

硬件方案和軟件方案硬件方案：將電源管理策略直接實(shí)施到芯片電路中；

將電源管理策略寫入固件驅(qū)動(dòng)中，如BIOS。軟件方案:靜態(tài)電源管理和動(dòng)態(tài)電源管理3低功耗電源管理技術(shù)1）概述電源管理實(shí)現(xiàn)方案硬件方案：處理器電源管理功能，具體包括三點(diǎn)：①將處理器劃分成不同的性能狀態(tài)，每個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)一定的功耗和性能參數(shù)，這樣處理器可以根據(jù)系統(tǒng)的負(fù)載選擇滿足性能需求的最小功耗的性能狀態(tài)。②通過時(shí)鐘門控電路控制處理器各種端口的電源，防止能量泄漏。③內(nèi)部集成溫度傳感器，根據(jù)運(yùn)行時(shí)溫度變化動(dòng)態(tài)調(diào)整處理器頻率和電壓。例如TI公司的OMAP處理器，不僅可以根據(jù)負(fù)載的情況在運(yùn)行時(shí)調(diào)整CPU電壓、CPU頻率，同時(shí)還可以通過關(guān)閉CPU上一些部件，如高速緩存，可極大地降低系統(tǒng)的功耗。

3低功耗電源管理技術(shù)

2）動(dòng)態(tài)電源管理設(shè)計(jì)電子電路的總能耗是活動(dòng)能耗與靜態(tài)能耗之和，活動(dòng)能耗在電子電路工作或邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)產(chǎn)生，靜態(tài)能耗是由晶體管漏電流產(chǎn)生的。電子電路的功率為：P=CUdd2fc+UddIq

其中，C為電容；fc為時(shí)鐘頻率；Udd為電源電壓；Iq為漏電流;CUdd2fc為活動(dòng)能耗，UddIq為靜態(tài)能耗。晶體管漏電不可控，動(dòng)態(tài)電源管理設(shè)計(jì)以控制活動(dòng)能耗為主。兩種管理活動(dòng)能耗的方法。(1)時(shí)鐘選通與調(diào)節(jié)。當(dāng)停止電路時(shí)鐘，活動(dòng)能耗為零，關(guān)閉暫不使用的電路模塊的時(shí)鐘，可減少整個(gè)系統(tǒng)的活動(dòng)能耗。(2)電壓供應(yīng)選通與調(diào)節(jié)。如果電路模塊的電壓為零，則活動(dòng)能耗與靜態(tài)能耗都為零，電路模塊處于最低能耗狀態(tài)。將暫不使用的電路模塊的電壓供應(yīng)切斷或降低，可節(jié)能。

3低功耗電源管理技術(shù)

2）動(dòng)態(tài)電源管理設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)電源管理是在空閑時(shí)降低或關(guān)閉電路模塊的電壓或頻率，但都會(huì)引入額外的電能消耗，甚至高于正常的消耗。動(dòng)態(tài)電源管理就是要選擇一個(gè)合適的動(dòng)態(tài)電源管理策略，適時(shí)切換電能狀態(tài)，在最小性能損失下達(dá)到節(jié)能效果。

三種策略:(a)超時(shí)策略;(b)預(yù)測(cè)策略;(c)隨機(jī)策略.策略類型原理特點(diǎn)超時(shí)策略當(dāng)Idle時(shí)段開始后，啟動(dòng)定時(shí)器，在timeout時(shí)間內(nèi)有新任務(wù)，不進(jìn)行電能狀態(tài)切換；否則timeout時(shí)間過后切換電能狀態(tài)置為節(jié)能模式(sleep)。簡(jiǎn)單，使用最為廣泛預(yù)測(cè)策略通過學(xué)習(xí)過去負(fù)載的情況對(duì)未來負(fù)載情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，在輸入數(shù)據(jù)的特性和當(dāng)前系統(tǒng)性能的基礎(chǔ)上動(dòng)態(tài)地改變閾值，使系統(tǒng)性能得到優(yōu)化。合理高效隨機(jī)策略將動(dòng)態(tài)電源管理問題看成是一個(gè)隨機(jī)最優(yōu)化問題，利用受控的Markov過程來研究具有不確定性3

低功耗電源管理技術(shù)3）電源調(diào)整和按負(fù)載多方式分時(shí)供電(a)傳感器的電源調(diào)整目的:滿足功能和性能要求+節(jié)能；前者包括調(diào)壓、穩(wěn)壓、負(fù)載能力匹配等要求；后者是要求低功耗、高能效。傳感器供電沒有標(biāo)準(zhǔn)化，而穩(wěn)壓源有規(guī)格，電源必需調(diào)整.電源調(diào)整方式:升壓、降壓、升/降壓,自動(dòng)進(jìn)入節(jié)能模式電源調(diào)整器件功能能效性線性?LDO(線性低壓差穩(wěn)壓器)只降壓，電源提供電壓低于傳感器最低工作電壓時(shí)器件不能工作。有電流就總存在負(fù)載壓降，負(fù)載電流越大能量消耗也就越大開關(guān)?DC/DC可實(shí)現(xiàn)升壓、降壓、升/降壓調(diào)整負(fù)載電流太小時(shí)，能量效率很低3

低功耗電源管理技術(shù)3）電源調(diào)整和按負(fù)載多方式分時(shí)供電(b)根據(jù)負(fù)載大小和特點(diǎn)采用多方式供電多方式供電:電池直接供電、經(jīng)過電源調(diào)整后供電、處理器I/O口供電等方式，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)選擇。(c)分時(shí)供電多電源分時(shí)供電：傳感器系統(tǒng)有太陽(yáng)能或其他能量補(bǔ)給途徑時(shí)，采用分時(shí)供電方式，在有其他能源補(bǔ)給時(shí)，斷開主供電源-電池的供電，及時(shí)充分利用這些輔助能源的補(bǔ)給。電源模塊功能控制結(jié)構(gòu)圖3

低功耗電源管理技術(shù)

3）電源調(diào)整和按負(fù)載多方式分時(shí)供電

(c)分時(shí)供電單電源錯(cuò)峰供電：?jiǎn)坞娫辞闆r下對(duì)多負(fù)載采取錯(cuò)峰供電方式例如，無線發(fā)射時(shí)CPU不做高強(qiáng)度信號(hào)處理；A/D轉(zhuǎn)換時(shí),明顯增加負(fù)載的后續(xù)操作暫緩等。右圖為一種實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)錯(cuò)峰的模塊順序工作時(shí)序示例。分時(shí)結(jié)合多方式供電:通過電源管理減小電池的工作電流，提高電源的整體能效。2/5/202319

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網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器及接口標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器網(wǎng)絡(luò)化傳感器概述網(wǎng)絡(luò)化傳感器的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化傳感器的類別智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)——IEEE1451IEEE1451概述IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵技術(shù)特征2/5/202320

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網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器及接口標(biāo)準(zhǔn)1）網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器(1)

網(wǎng)絡(luò)化傳感器概述技術(shù)構(gòu)成：計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)與傳感器技術(shù)的結(jié)合形成了網(wǎng)絡(luò)化傳感器技術(shù)，其構(gòu)成如圖所示。2/5/202321

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網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器及接口標(biāo)準(zhǔn)1)網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器(1)

網(wǎng)絡(luò)化傳感器概述定義：以嵌入式微處理器為核心，集成了傳感單元、信號(hào)處理單元和網(wǎng)絡(luò)接口單元的新一代傳感器。網(wǎng)絡(luò)化傳感器的優(yōu)點(diǎn)：(a)使傳感器由單一功能、單一檢測(cè)向多功能、多點(diǎn)檢測(cè)方向發(fā)展，使信息處理由被動(dòng)檢測(cè)轉(zhuǎn)向主動(dòng)檢測(cè)，由就地檢測(cè)轉(zhuǎn)向遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)在線檢測(cè)。(b)引入嵌入式技術(shù)和集成電路技術(shù)，使傳感器功耗降低、體積減小、抗干擾性和可靠性提高，更能滿足應(yīng)用需要。(c)使傳感器可就近接入網(wǎng)絡(luò)、可通過總線串在一起，減少現(xiàn)場(chǎng)線纜，方便布線，節(jié)省投資，易于系統(tǒng)維護(hù)和擴(kuò)展。2/5/202322

4網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器及接口標(biāo)準(zhǔn)

1)網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器(1)

網(wǎng)絡(luò)化傳感器概述網(wǎng)絡(luò)化傳感器的優(yōu)點(diǎn)：(d)可實(shí)現(xiàn)資源共享，傳感器采集數(shù)據(jù)可供多用戶使用，從而降低測(cè)量系統(tǒng)的成本。(e)輸出為數(shù)字信號(hào)，其傳輸過程無精度損失，可保證系統(tǒng)精度。

4網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器及接口標(biāo)準(zhǔn)1)網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器(2)網(wǎng)絡(luò)化傳感器的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議并通過模塊化的結(jié)構(gòu)將智能化傳感器與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，其基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。2/5/202323網(wǎng)絡(luò)化傳感器的基本結(jié)構(gòu)

4網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器及接口標(biāo)準(zhǔn)

1)網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器

(3)網(wǎng)絡(luò)化傳感器的類別2/5/202324分類依據(jù)類別相關(guān)內(nèi)容按傳輸介質(zhì)分類有線網(wǎng)絡(luò)傳感器采用固體介質(zhì)來進(jìn)行信息傳輸，如銅線或光纖等無線網(wǎng)絡(luò)傳感器在自由空間中進(jìn)行信息傳輸，其傳輸信道可以是光通信、紅外通信或者無線電通信，其中應(yīng)用較多的是基于無線射頻通信如zigbee或藍(lán)牙協(xié)議方式。按網(wǎng)絡(luò)接口分類基于現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)化傳感器現(xiàn)場(chǎng)總線是指連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸及多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)，其關(guān)鍵標(biāo)志是支持全數(shù)字通信，主要特點(diǎn)是可靠性高?；谝蕴W(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)化傳感器不僅可直接接入Internet或Intranet，還可做到即插即用。由于采用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，不同廠家的網(wǎng)絡(luò)化傳感器可以直接互換與兼容。2/5/2023254

網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器及接口標(biāo)準(zhǔn)2)智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)——IEEE1451(1)IEEE1451概述制定IEEE1451的目的:開發(fā)一種軟硬件的連接方案，使變送器(傳感器/執(zhí)行器)同微處理器、儀器系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)連接，此標(biāo)準(zhǔn)不僅允許各廠家生產(chǎn)的傳感器支持多種網(wǎng)絡(luò)，還允許用戶根據(jù)實(shí)際情況選擇傳感器和(有線或無線)網(wǎng)絡(luò)，并支持即插即用，最終實(shí)現(xiàn)各廠家產(chǎn)品的互換性與互操作性。IEEE1451的特點(diǎn):(a)傳感器軟件應(yīng)用層的可移植性；(b)傳感器應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立性；(c)傳感器的互換性。4網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器及接口標(biāo)準(zhǔn)2)智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)——IEEE1451(1)IEEE1451概述IEEE1451功能模型:為提升數(shù)據(jù)獲取、分布式傳感與控制功能，以及建立開放式系統(tǒng)，通過系列技術(shù)手段把傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)分隔開來，其中包括傳感器自識(shí)別、自配置、遠(yuǎn)程自標(biāo)定、長(zhǎng)期自身文檔維護(hù)、簡(jiǎn)化傳感器升級(jí)維護(hù)以及增加系統(tǒng)與數(shù)據(jù)的可靠性等。2/5/202326IEEE1451定義的智能傳感器功能模型

4網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器及接口標(biāo)準(zhǔn)2)智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)——IEEE1451(1)IEEE1451概述IEEE1451的兩種功能模塊與結(jié)構(gòu)模型：(a)網(wǎng)絡(luò)適配處理器模塊(networkcapableapplicationprocessor，NCAP)(b)變送器接口模塊(transducerinterfacemodule，TIM)TIM及NCAP典型結(jié)構(gòu)模型：

2/5/2023272/5/202328標(biāo)

準(zhǔn)名稱與描述狀態(tài)TIM到NCAP通信NCAP與

外網(wǎng)通信使用1451.0通用TEDS和命令主要特點(diǎn)IEEE1451.0:2007智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)頒布所有是,NCAP是定義了1451所有成員接口的通用特征IEEE1451.1:1999網(wǎng)絡(luò)適配器信息模型頒布

否網(wǎng)絡(luò)與NCAP,NCAP與NCAP,NCAP與TIM之間的通信：面向?qū)ο筌浖峋VIEEE1451.2:1997傳感器與微處理器通信協(xié)議和TEDS格式頒布增強(qiáng)SPI接口和協(xié)議是,NCAP否點(diǎn)對(duì)點(diǎn),NCAP與TIM通信采用增強(qiáng)的SPIIEEE1451.2:2009傳感器與微處理器通信協(xié)議和TEDS格式修訂UART/RS-232RS-422/RS-485是,NCAP是點(diǎn)對(duì)點(diǎn),NCAP與TIM通信采用通用串行通信標(biāo)準(zhǔn)IEEE1451.3:2003分布式多點(diǎn)系統(tǒng)數(shù)字通信與TEDS格式頒布HPNA是,NCAP否多點(diǎn)分布式，告訴內(nèi)部總線IEEE1451.4:2004混合模式通信協(xié)議和TEDS格式頒布MAXIM/Dallas單線通信協(xié)議否否低成本小容量TEDS，利用現(xiàn)有模擬傳感器IEEE1451.5:2007無線通信協(xié)議和TEDS格式頒布藍(lán)牙，802.11和802.15.4是,NCAP是TIM與NCAP采用無線通信

協(xié)議IEEE1451.6:2004CANopen協(xié)議傳感器網(wǎng)絡(luò)接口修訂CANopen協(xié)議是,NCAP是TIM與NCAP采用CANopen通信協(xié)議，應(yīng)用于本質(zhì)與非本質(zhì)安全系統(tǒng)IEEE1451.7:2010RFID系統(tǒng)通信協(xié)議和TEDS格式頒布RFID系統(tǒng)通信協(xié)議是,NCAP是處理RFID基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的傳感器的整合問題2/5/2023294網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器及接口標(biāo)準(zhǔn)2)智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)——IEEE1451(1)IEEE1451概述IEEE1451系列標(biāo)準(zhǔn)工作關(guān)系：4網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器及接口標(biāo)準(zhǔn)2)智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)——IEEE1451(1)IEEE1451概述IEEE1451系列標(biāo)準(zhǔn)使用的靈活性：IEEE1451.X標(biāo)準(zhǔn)可一起使用，也可單獨(dú)使用。IEEE1451.1標(biāo)準(zhǔn)可獨(dú)立于其他IEEE1451.X硬件接口標(biāo)準(zhǔn)而單獨(dú)使用；IEEE1451.X也可不需IEEE1451.1而單獨(dú)使用，但必須要有一個(gè)類似IEEE1451.1功能的軟件結(jié)構(gòu)模塊把IEEE1451.X設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)連接。2/5/2023304網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器及接口標(biāo)準(zhǔn)2)智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)——IEEE1451(2)IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵技術(shù)特征(a)變送器接口(TIM)模塊主要功能：向NCAP傳輸數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，TIM借助于IEEE1451.2所定義的10線數(shù)據(jù)接口TII(transducerindependentinterface)連接到NCAP。(b)網(wǎng)絡(luò)適配處理器模塊(NCAP)模塊NCAP介于TIM和數(shù)字網(wǎng)絡(luò)之間，用于從TIM模塊獲取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至不同的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)TIM模塊的智能控制。2/5/2023314網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器及接口標(biāo)準(zhǔn)2)智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)——IEEE1451(2)IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵技術(shù)特征(c)數(shù)字接口:NCAP與TIM的連接通過10線數(shù)據(jù)接口TII進(jìn)行，其硬件連接規(guī)定如下圖所示。TII是基于SPI接口（serialperipheralinterface）協(xié)議的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、帶同步時(shí)鐘的短距離接口。2/5/202332TII接口示意圖2/5/2023334網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器及接口標(biāo)準(zhǔn)2)智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)——IEEE1451(2)IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵技術(shù)特征TII接口引腳信號(hào)定義引腳號(hào)信號(hào)名稱驅(qū)動(dòng)者功

能1DCLKNCAP上升沿鎖存數(shù)據(jù)2DINNCAP尋址，NCAP向TIM傳輸數(shù)據(jù)3DOUTTIMTIM向NCAP傳輸數(shù)據(jù)4NACKTIM觸發(fā)應(yīng)答和數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)答5COMMONNCAP公共端信號(hào)或地6NIOENCAP啟動(dòng)地址或數(shù)據(jù)傳輸7NINTTIMTIM向NCAP請(qǐng)求服務(wù)信號(hào)8NTRIGNCAP實(shí)現(xiàn)TIM通道的硬件觸發(fā)9POWERNCAP提供+5V電壓10NSDETTIMNCAP檢測(cè)TIM存在與否4網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器及接口標(biāo)準(zhǔn)2)智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)——IEEE1451(2)IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵技術(shù)特征電子數(shù)據(jù)表格(TEDS)TE