《现代传感技术与系统》课件 第四章（2）（ppt）

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1、4.2智能传感器的通信4.2.1引言4.2.2定义与背景4.2.3资源组织和标准4.2.4汽车协议4.2.5工业网络4.2.6办公室与楼宇自动化4.2.7家庭自动化4.2.8关于半导体的协议4.2.9网络通信的其它方式第四章1智能传感器的外围技术4.2智能传感器的通信4.2.1引言智能传感器的开发和大量使用，对来自分布式控制系统中传感信息的交换问题提出了许多新的要求。为了实现控制系统中的数据交换，许多企业和机构制定了众多相关协议，使统一标准相当困难，主要原因为以下两方面：技术原因。现场的设备和仪表互联的通信网络涉及到行业的

2、方方面面，不仅有技术难题，而且有不同行业标准和用户习惯的继承，还有不同类型网络互联的协议制定。商业利益。国际标准的制定要参照现存的企业﹑集团或国家标准，吸取众家之长。这促使各企业拼命扩大自己已有技术在国际标准中所占份额，以货物更高市场占有率。结果互不相让，导致多种协议共存局面。第四章2智能传感器的外围技术4.2智能传感器的通信4.2.2定义与背景1、定义传感器是内置控制系统的一部分。要创造一种可接受的协议，这种协议将支持分布式控制的要求。选择协议时，必须考虑系统功能和使用硬件，软件和开发工具的能力。第四章3智能传感器的外围

3、技术4.2智能传感器的通信描述系统的信息交换常用的几个术语与定义有：“协议”，它是为信息交换而达成共识的一套规则。“总线”，用于连接内部或外部电路元件并能串行或并行。其中串行入口更为普遍。器件标准总线把基本的控制元素如传感器﹑执行器与控制器连接起来。“复合传输”，是指几个信息结合起来通过同一通道进行传输，经过仲裁进程获准进入总线的能力。“隐藏”，是指在限定时间段内确保有最高优先级的进入（总线），一个决定性的系统能够预见信号的将来的行动。“数据链接控制”，是解决所有通信要求的低层执行的协议。第四章4智能传感器的外围技术4.2

4、智能传感器的通信相互作用的系统目标允许传感器或执行器的供应商之间可互相代替。不同样式的网络见图4.2.1。从上到下，依次为星型、环型和总线型，这是最常见的拓扑结构。这种主从结构尽管是控制网络的重要组成部分，在许多方面即将更多地被分布式智能式所取代。4-20mA的美国工业社会标准（ISA）作为模拟数据传输标准超过了30年的时间，尽管数字技术可以提供更多的系统功能并且提高信号传输时的噪音抑制性能，许多数字接口格式已存在于点到点或多点线路连接之间。第四章5智能传感器的外围技术4.2智能传感器的通信2、背景国际标准组织（ISO）定

5、义了一种开放系统内部互联模型OSI，它为数据网络规划了七个层次，这些层次分别是：第一层应用层(Application)：用户语义、文件传输；第二层表达层(Presentation)：数据压缩、用户数据转换；第三层会话层(Session)：同步对话结构；第四层传输层(Transport)：可靠数据传输器、端口间的通讯；第五层网络层(Network)：路由器、逻辑寻址、MAC独立接口；第六层数据链(Data-Link)：路层，媒介访问计划编制、误差校正；第七层物理层(Physical)：物理接口定义、接收发送接口。目前所有可用

6、的或提议的标准种类很典型地是通过所有的或部分层的出口来定义的。第四章6智能传感器的外围技术4.2智能传感器的通信在一个分布式系统中，一个节点应包括传感器（或执行器）、本地硬件和网络接口。传感器总线这个术语经常用到，当传感器用一个并行总线提供数据，并行连接和允许数据包从不同的发送者到不同的接收者间传送。一个高水平的传感网络使用OSI模型中所有底层以提供更多的信息并且简化用户系统的设计及维护。第四章7智能传感器的外围技术4.2智能传感器的通信4.2.3资源组织和标准国际上有几所大学已研制了通信标准：密歇根大学提出了密歇根平行标

7、准MPS代夫特工业大学研制了一种串行通信协议，集成智能传感器IS2总线是一种模拟与数字混合的双线串行总线接口。但是一个协议要求不仅仅是定义和示范硬件。实际上许多最终决定的为人们所广泛接受的真正标准，大多是成为既成事实的实际标准。大学制定的协议可以为工业用户接受，但其过程要比来自于工业实际的标准耗时更长。第四章8智能传感器的外围技术4.2智能传感器的通信下面讨论的重点是工业已经支持的标准。总起来说，由大学、制造商和标准化组织所研制的标准大致分四大类：汽车类标准、工业类标准、楼宇与办公自动化类标准和家庭自动化类标准。其中：l汽

8、车类标准包括：J1850、J1939（CAN）、J1567C2D、J2058CSC、J2106TokenSlot、CAN、VAN、A-Bus、D2B、MI-Bus、TTP等；l工业类标准包括：HART、DeviceNET、SmartDistributedSystems（SDSTM）、SP50fieldb