IP传感器原型实现

　　为了简化设计，降低成本，IP传感器在IEEE1451.1标准基础上对智能传感器信息模型进行了裁剪，保留了IEEE1451.2标准的STIM结构和功能，并对TEDS进行了扩展，以TCP/IP网络协议为载体，借助以太网传输传感器数据。IP传感器在整体结构上主要由两大部分构成:智能传感器接口模块STIM和网络协议处理器模块NPPM。NPPM主要用于TCP/IP协议报文的收发和解析。一方面，接收其它网络节点的数据和命令，进行报文解析后将指令交由STIM执行;另一方面，接收STIM的数据，完成报文封装后传输给指定的网络节点。

　　这里，网络节点既可以是一台PC机，也可以是其它的IP传感器。显然IP传感器实质上就是将STIM和NPPM集成在一起的一个具有以太网通讯功能的嵌入式设备，STIM用于传感器接口部分，NPPM用于网络接口部分。为了协调STIM和NPPM之间的数据通讯，IP传感器摒弃了难以实现的以同步串行数据传送协议为基础的TII接口，基于ISA标准设计了一个双端口数据缓冲器DPBI来保证2者之间可靠的数据交换和STIM扩展。基于通用的8位微处理器所开发的IP传感器，是以UBICOM公司的SX52BD为基础实现了简化的智能传感器信息模型NPPM，在ADI公司ADUC812的基础上完成了IEEE1451.2标准兼容的STIM结构，

　　ADUC812内置的闪速数据存储器用于TEDS实现以支持分布式网络环境下IP传感器的自识别和自描述。IP传感器具有如下优点。

　　a.以当今最为流行的网络通信协议TCP/IP为载体，利用廉价的Internet传输传感器数据。这意味着IP传感器有着更为广阔的应用空间。

　　b.TCP/IP协议的应用使得技术人员可通过浏览器对IP传感器进行在线管理和组态。这意味着基于以太网实施分布式网络化测控成为可能。

　　c.IP传感器具有的“即插即用”使得其能被动态的插拔到现有系统，而无须变动任何的网络结构。这意味着测控系统可以根据需要动态构建和重组。

　　d.IEEE1451.2标准的开放性使得基于这个标准的IP传感器将具有很大的柔性。意味着基于IP传感器的系统具有良好的可扩展性和可维护性。典型的基于IP传感器的分布式测量控制系统是由一个公共的网络将多个IP传感器、控制节点及中央控制单元连接在一起。IP传感器用来实现参数测量并将数据传送给网络中的其它节点，控制节点是根据需要从网络中获取所需要的数据，并根据这些数据制订相应的控制方法和执行相应的控制输出。整个系统中，每个传感器节点和控制节点是相互独立且能够自治，控制节点和IP传感器的数目视应用要求而定，并能根据需要动态增加和减少。网络的选择既可以是企业内部的以太网，也可以直接是Internet。

　　3、IP传感器网络时延分析

　　IP传感器是以TCP/IP协议为载体借助以太网传输数据的，其数据传输性能不可避免地受到网络时延的限制，而且将直接影响到IP传感器能否获得广泛的实际应用。在网络化测控系统中，IP传感器和控制节点通过以太网连接在一起。不同的路由选择使得传感器数据包沿着不同的线路传输，加上CSM/ACD固有的传输不确定性导致了IP传感器数据传输的不稳定性和传输时延的随机性。然而随着交换式集线路的使用、以太网数据传输速率的提高，这个问题已得到重要改善。通过限制网络负载，可大大降低发生数据冲突的概率，特别是在低负载的局域网应用场合，IP传感器还具有广阔的应用空间。大致上讲，基于以太网的分布式传感器网络中，设IP传感器总的网络时延为TTOT，则有: TTOT=Tc+Tv+Tp 式中　 Tc———通讯时延 Tv———扰动时延 Tp———执行时延

　　显然，仅Tc和Tv受网络通讯影响，是IP传感器网络时延分析的主要研究内容。值得一提的是，网络时延强烈依赖于网络负载，要构造精确的网络时延数学模型非常困难，在微观上没有规律可遵循，而只能从宏观上研究其统计特征。

　　4、试验与结果分析

　　在Internet应用中，控制报文协议ICMP主要用于测试目的主机的网络可达性，任何收到ICMP回送请求的主机都将形成回送应答并把它返还给最初的发送者，所返回的数据往返时间RTT实际上是数据包从源端被发送到目的机后并返回源端的时间总和，可近似反映Tc，Tv总和的变化。

　　21世纪将是嵌入式Internet的时代，据有关专家预测，下一代网络设备中嵌入式设备将大大增加，70%的将是嵌入式设备。如果嵌入式传感器设备能够连接到Internet，则可以方便、低廉地将信息传送到世界上任何一个地方。

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