网络化智能传感器中以太网接口设计

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1、网络化智能传感器中以太网接口设计发布日期:2005-11-10　作者:申柏华徐杜来源:传感器世界摘要：当前传感器向着微型化、数字化、智能化、网络化的方向发展，论文从网络化智能传感器的结构和特点入手，结合以太网和TCP/IP协议的功能特点，以W78E58单片机为核心控制器，以8029芯片为网络接入模块，提出了一种基于以太网的智能传感器设计思想，重点论述了该网络传感器的网络接口的软硬件设计方法。实验表明，采用该方法设计的以网络传感器具有良好的检测性能和网络通信性能，并且具有成本低廉、结构简单、组网灵活等优点。

2、该网络传感器已经成功应用在广东省农业现代化的环境因子网络测控平台上。关键词：以太网;TCP/IP;网络化传感器;智能传感器一、引言随着科学技术的发展，数字化、智能化、网络化、信源压缩已成为发展的趋势。传感技术与通信技术、计算机技术相互结合而构成网络化智能传感技术，为传感技术的发展开辟了一个新方向[1]，并以精度高、可靠性好、能够与计算机通信等特点，在过程控制中将得到很广泛的应用。但是，传统的智能传感器已远远不能满足现代化的需求，因此，开发高可靠性、多功能的网络化智能传感器成为人们关注的热点。二、网络化智能

3、传感器概念的引出“网络化智能传感器”即在智能传感技术上融合通信技术和计算机技术，使传感器具备自检、自校、自诊断及网络通信功能，从而实现信息的“采集”、“传输”和“处理”真正统一协调，是一种新型智能传感器。而基于以太网(Ethernet)接口的网络化智能传感器则是把计算机网络事实上的国际标准—TCP/IP协议(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol，传输控制协议/互连网协议)和以太网协议引入到了传感器中，即在传感器中嵌入了TCP/IP协议和以太网协议，使传感

4、器不通过PC就能直接连上Internet/Intranet[2、3]。相对于其他类型传感器而言，这种传感器由于内部直接嵌入了TCP/IP协议和以太网协议，所以在传感器现场级就具备了以太网功能，使得测控系统在数据采集、信息发布及系统集成等方面都以企业内部网（Intranet）为依托，使得测控网和信息网统一起来。如果企业Intranet与Internet相连，各种现场信息均可在整个Internet上实时浏览，如果需要，这些信息在全球任何开通了Internet的地方均可实时浏览共享。由上可以看出，网络化智能传感

5、器特别是基于以太网的网络化智能传感器，使传感器从被动检测向主动进行信息处理和信息发布方向发展；从孤立单一检测向智能化、系统化、网络化发展；从本地测量向远程实时在线测控发展，它代表了当今传感器技术的发展方向[4、6]。  三、网络化智能传感器的系统结构及以太网接口设计针对网络化智能传感器的小型化、数字化、网络化的发展趋势，设计了一种基于以太网的网络化智能传感器，其可与温湿度传感单元、光敏元件及气敏元件等组成多功能集成的网络化智能传感器。下面介绍该传感系统的结构及以太网接口的软硬件实现方法。1、系统结构及组成

6、本系统的由以下三部分组成：传感模块、信号处理模块和以太网通讯模块。（1）传感模块传感模块将各种物理量转换为电量，主要由具体的传感单元来实现，如温湿度传感单元、光敏传感单元及气敏传感单元等，其输出包括模拟量、数字量、开关量等。（2）信号处理模块信号处理模块以微处理器为核心，主要完成A/D转换、数字信号处理（如数字滤波、非线性补偿、自诊断）和数据输出调度（选择数据远程输出还是本地输出等）。从智能传感器高可靠性、低功耗、微体积等特点来考虑，微处理器选用Winbond公司的W78E516单片机，该型号的单片机性价

7、比高、速度快、程序空间大(64KB)，能很好地满足设计要求。（3）以太网通讯模块通讯模块用来实现本地数据的远程传送及接收远程控制命令等。工业应用中采用的网络形式有多种，早期的RS232/485，近期的有各种现场总线等。在这里我们采用的是在PC机上广泛使用的TCP/IP协议和以太网协议，由于TCP/IP协议已经成为计算机网络通信中的事实标准协议，它具有开放性、低成本，高速度，高可靠性等特点，而且连网方便，有众多的应用和开发软件。实现网络接口的方式一般有两种：软件方式和硬件方式。软件方式是开发者将TCP/IP

8、协议嵌入到特定的芯片中，这种方法的优点是成本低，但实现较麻烦；硬件方式是直接使用已经嵌入了TCP/IP协议的芯片，如研华的S-7600A，韩国Wiznet公司的Ether-3100，武汉力源公司的WebChip等，使用这些芯片操作简单，使用方便，但成本太高，利用这些芯片组网动辄几千元。综合考虑实现的方便性及设备的成本问题，这里采用的是软硬件结合的方式，即把以太网协议和TCP/IP协议写入到单片机中，用单片机驱动8029网络芯片