IEEE 1451 介绍.ppt

IEEE1451协议培训 1451协议培训 你将了解 什么是 智能 变送器 1451协议簇概述1451 0基本概念MessagestructureCommandsTEDSAPIs智能传感器项目 变送器项目SN6500接口板项目三向加速度传感器项目 什么是 智能 变送器 Sensor actuatorandtransducer 国内通常被笼统地称为 传感器 也有清晰地区分开来 分别称为 传感器 执行器 和 变送器 所谓 智能 要求变送器上集成有微处理器 软件 并拥有至少一个与其它设备的通信接口 智能变送器软硬件通常被集成到一块很小的设备上 包含了传感器 执行器 微控制器 通信控制器以及与信号调理 signalconditioning 校准 calibration 诊断 diagnostics 和通信等功能相关的软件 什么是1451智能变送器 工业上 如分布式测量系统 控制系统等 基于各种现场标准的变送器 采用了多种控制总线 如CAN LONWORKS FROFIBUS HATR FF等 这些总线标准有各自的协议 互不兼容 为了解决不同智能变送器间的互操作性和互换性 IEEE和NIST制定了关于智能变送器的一组接口标准 即IEEE1451 IEEE1451简化了如何将智能变送器集成到网络化的应用环境中 1451智能变送器与传统智能变送器的区别是什么 电子数据表格 TEDS 的加入 系统被分成了两大组成部分 网络应用处理模块 NCAP 变送器接口模块 TIM TEDS TransducerElectronicDataSheetNCAP NetworkCapableApplicationProcessorTIM TransducerInterfaceModule 1451传感器有哪些 智能 特性 Self identificationSelf descriptionSelf diagnosisSelf calibrationLocation awareness Meta TEDS Time awareness synchronization timestamp DataprocessingReasoning 推理 Datafusion 聚合 AlertnotificationStandard basedataformatsCommunicationprotocol IEEE1451协议簇 1451 0 2007 CommonFunctions CommunicationProtocols andTransducerElectronicDataSheet TEDS Formats1451 1 1999 NetworkCapableApplicationProcessorInformationModel NCAP 1451 2 1997 TransducertoMicroprocessorCommunicationProtocols TEDSFormats Wiredpoint to pointlinkbetweenNCAPandSTIMS 1451 3 2003 DigitalCommunication TEDSFormatsforDistributedMultidropSystems Wiredmulti drop 1NCAPconnectedtomultipleSTIMS 1451 4 2004 Mixed ModeCommunicationProtocols TEDSFormats AnalogandDigital 1451 5 2007 WirelessCommunicationProtocols TransducerElectronicDataSheet TEDS Formats Wirelessmulti drop 1NCAPconnectedtomultipleSTIMS 1451 6 Draft CANbustolinkNetworkCapableApplicationProcessor1451 7 2010 TransducerstoRadioFrequencyIdentification RFID SystemsCommunicationProtocolsandTransducerElectronicDataSheetFormats IEEE1451协议簇 该协议簇定义了一组开放的 公共的 网络无关的通信接口 以连接智能变送器与微处理器 仪表系统 控制系统等 连接方式可以是有些的 也可以是无线的 2 3 4 6是有线方式 5 7是无线方式 IEEE1451协议簇 IEEE1451协议簇 网络拓扑 两级接口 NI和TII 网络侧通过一组通用的接口来访问变送器 而并不用关心变送器是如何连接到网络上的 有线方式or无线方式 IEEE1451协议簇 1 定义了一组通用的对象模型和接口标准 基本上是软件层面的概念 它的软件架构由3个模型定义 数据模型 为本地及远程通信的IEEE1451 1对象接口定义信息的类型和信息的形式 对象模型 定义了为设计和实现上层应用所需的软件组件的类型 即一组对象 通信模型 定义了上层应用和通信网络间的软件接口的语法和语义 IEEE1451协议簇 2 digital point to point IEEE1451协议簇 2 digital point to point ExamplesofIEEE1451 2STIM IEEE1451协议簇 2 digital point to point 起初IEEE1451 2 1997定义了一个以SPI为基础的10线接口 后来 IEEE对 2做了修订 支持UART UniversalAsynchronousReceiver Transmitter 如RS 232 RS 485等 和USI UniversalSerialInterface 这两种常用的串行接口 IEEE1451协议簇 3 distributed multidrop IEEE1451 3允许变送器作为一个阵列 共享物理接口连线 IEEE1451协议簇 4 analog digital混合模式 IEEE1451 4为传统的模拟变送器增加了TEDS 上电之后 TEDS的信息通过一根数字线发送给NCAP 然后变送器转换为模拟操作模式 在模拟操作模式下的操作与传统的模拟变送器没有区别 信息以模拟的形式传送 IEEE1451协议簇 5 wireless IEEE1451 5定义了WTIM和NCAP间的无线接口 如802 11 WiFi 802 15 1 Bluetooth 802 15 4 ZigBee 6LowPAN 一个NCAP可以包含有多个无线接口模块 通过不同的无线接口协议 与WTIM通信 IEEE1451协议簇 6 CANopen IEEE1451 6定义了TIM和NCAP间利用高速CANopen网络接口协议进行通信 它定义了TEDS到CANopen字典项 dictionaryentries 的映射 以及通信消息 过程数据 配置参数及诊断信息等 IEEE1451 6仍处于草案阶段 IEEE1451协议簇 7 RFID IEEE1451 7定义的是变送器和RFID系统间的接口 它极大地扩展了RFID系统的应用 草案阶段 IEEE1451 0 IEEE1451 0定义了一组通用的功能 命令以及TEDS 它定义的内容独立于变送器与NCAP间的物理接口 1451 X 内容包含读写变送器 读写TEDS 向变送器发送配置信息 控制信息 操作命令等基本功能 有了1451 0后 就很容易地向其添加其它的1451 X物理层标准 IEEE1451 0使得包含了多个有线 无线变送器互联的网络具有数据层面的互操作性 IEEE1451familyreferencemodel IEEE1451familyreferencemodel alternativeview IEEE1451familyreferencemodel 以下部分不在IEEE1451标准范畴内 User snetwork Networkaccessmodule TransducermeasurementAPI Signalconditioneranddataconversion Transduceranaloginterface except 4 IEEE1451familyreferencemodel TransducerServiceInterface IEEE1451familyreferencemodel TransducerServiceInterface IEEE1451familyreferencemodel TransducerServiceInterface IEEE1451familyreferencemodel TransducerServiceInterface IEEE1451familyreferencemodel 0Services 该部分定义了为Application和CommModule提供的功能和服务 包括各种命令集以及各种TEDS IEEE1451familyreferencemodel ModuleCommInterface 该部分定义了各种API 用来在NCAPIEEE1451 0Services和NCAPIEEE1451 XCommunicationModule间传递信息 物理层由 X定义 IEEE1451familyreferencemodel Communicationmodule PHY 该部分即 2 3 4 5 6 7的内容 NCAP XCommModule和TIM XCommModule逻辑上是对称的 但不是一模一样的 IEEE1451 0 Addresses IEEE1451 0 TransducerChanneloperatingstates IEEE1451 0 TIMoperatingstates IEEE1451 0 TransducerChanneltype SensorEventsensorActuator 本胶片省略了与eventsensor和actuator相关的内容 IEEE1451 0 SpecialTransducerChannel EmbeddedTransducerChannels 除了并不产生实际的传感信息 或控制实际的某个执行器 外 具有一般TCH的所有功能 TransducerChannelgroups ControlGroupsForexample aControlGroupmaybeusedtodefineuptothreeadditionalTransducerChannelsassociatedwithananalogeventsensor Oneisasensorthatisusedtomeasuretheanaloginputtotheeventsensor Thesecondisanactuatorthatisusedtosetthethresholdfortheeventsensor Thethirdisanactuatorthatmaybeusedtosetthehysteresisfortheeventsensor VectorGroupsVectorGroupsareusedtodefinerelationshipsbetweenTransducerChannelswithinasinglemultichannelTIMthatimplyadisplayormathematicalrelationshipbetweentheTransducerChannels 例如三向加速度传感器 TransducerChannelproxyATransducerChannelproxyisanartificial 人造的 虚伪的 constructusedtocombinetheoutputsofmultiplesensorsortheinputtomultipleactuatorsintoasinglestructure VectorGroups通常用TCHproxy来实现 ControlGroups VectorGroups和proxy在Meta TEDS中定义 IEEE1451 0 Samplingmodes Trigger initiatedFree runningwithoutpre triggerFree runningwithpre triggerwithoutbufferenablewithbufferenableContinuoussamplingmodeImmediateoperation Samplingmode在TransducerChannelTEDS中定义 基本模式 变种 IEEE1451 0 Datatransmissionmodes Datatransmissionmode在TransducerChannelTEDS中定义 IEEE1451 0 Bufferoperationmodes Bufferoperationmode在TransducerChannelTEDS中定义 IEEE1451 0 Triggering IEEE1451 0 status Twotypeofstatusregisters conditionregistereventregisteronemaskregister Notedthatbit0 servicerequest willneverbemasked IEEE1451 0 status BothstatusregistersshallbeimplementedfortheTIMandforeachimplementedTCH TCHservicerequestbitshallbesetwhenitisrequestingserviceandshallbeclearedwhenread whenastatusprotocolmessageissent orwhenaclearstatus eventregistercommandissenttothatTCH servicerequestbitareroughlyanalogoustointerruptsincomputers IEEE1451 0 status IEEE1451 0 Message IEEE1451 0 Message IEEE1451 0 Message IEEE1451 0 Command classid IEEE1451 0 Command functionid IEEE1451 0 Command commandexample query teds teds access code IEEE1451 0 Command commandexample query teds teds access code IEEE1451 0 Command Pleasereferto7 1formorestandardcommands Besidesthestandardcommand amanufacturermayincludenonstandardcommandsthatneedtobeexposedtotheuserbyimplementingaCommandsTEDSasdescribedin5 5 2 5 ThecommandsTEDSisaText basedTEDSthatprovidesawayforthemanufacturertospecifyadditionalcommandsbeyondthoseincludedinthestandard Thesecommandsareintendedprimarilytoallowthecommandsnecessarytosetupaspecifictransducerandsignalconditioner AnnexDcontainsanexampleschemaforthisTEDS andAnnexHgivesanexampleofthisTEDS IEEE1451 0 TEDS type2isreservedtobecompatiblewithIEEE1451 2 1997 type3isreservedforTEDSIdentifier IEEE1451 0 TEDS 每个TEDS都是以TEDSidentifier开始 IEEE1451 0 TEDS种类 IEEE1451 0 TEDSexample MetaTEDS 其他类型的TEDS定义请查看标准原文 IEEE1451 0 读懂一个TEDS 下面这一个TEDS各字段都是什么意思 IEEE1451 0 读懂一个TEDS 这6bytes是 TEDSidentifier 03 表示这是Meta TEDS 04 表示这个TLV元组有4bytes 根据TEDSindentifer的定义 00 表示IEEE1451 0标准 01 表示TEDS的类型是Meta TEDS 01 表示这个Meta TEDS的版本是初始版本 01 表示下面的TLV元组的length域是1个byte IEEE1451 0 读懂一个TEDS 这12bytes是Meta TEDS中的 UUID 04 表示这一个TLV元组是UUID字段 0a 表示这个TL