基于ieee1451标准的网络应用处理器(ncap)研究与实现

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1、华东师范大学硕士学位论文基于IEEE1451标准的网络应用处理器（NCAP）研究与实现姓名：吴方锁申请学位级别：硕士专业：计算机系统结构指导教师：沈建华20091001华东师范大学硕士学位论文基于IEEE1451标准的网络应用处理器(NCAP)研究与实现摘要传感器(传感器和执行器)在今天已经无处不在。它们被应用在人们日常生活的各个方面，从工业自动化到环境监测到国土防卫。目前，传感器发展的趋势之一是智能传感器。智能传感器通常包括传感器、数据转换器、微处理器和网络接口，并通过现场总线向监测设备传输采集到的数据，同时接收监测设备的命令。但是由于种种

2、原因，出现了许多不同的现场总线标准，导致了智能传感器之问的兼容和互操作性问题，给生产商、开发者和用户都带来了不便和浪费。IEEEl451标准正是为了解决这一问题。该标准统一了智能传感器之间的接口，使得智能传感器的设计与现场总线无关，实现了智能传感器之问的兼容。同时，基于该标准的网络应用处理器则可以方便的通过通用的命令和不同种类的智能传感器通信，并通过网络向用户提供了标准的接口。本文首先分析了IEEEl451标准，重点介绍了IEEEl451．O和IEEEl451．5标准。IEEEl451．0标准定义了一系列通用的命令、协议和电子表格，而IEEE

3、l451．5则专门为采用无线方式通信的智能传感器和网络应用处理器定义了统～的接口，并针对具体的无线协议定义了传感器电子数据表。接下来本文分析了ZigBee无线协议，并介绍了已实现了该协议的硬件模块。本文将以太网作为网络应用处理器和用户的媒介，详细介绍一个嵌入式的TCP／IP各部分的设计细节以及向上层提供的API。在前面这些基础上，本文在网络应用处理器中设计并实现了IEEEl451．0和IEEEl451．1标准，并设计了相应的用户支持软件来观察、测试实验结果。关键词：Zigbee，IEEEl451．0，IEEEl451．5，嵌入式TCP／IP华

4、东师范大学硕士学位论文基于IEEEl451标准的网络应用处理器(NCAP)研究与实现AbstractTransducers(Sensorsoractuators)areubiquitous．Theyareusedinavarietyofapplicationsthattouchpeople’Sliveseveryday，rangingfromindustrialautomationtoenvironmentalconditionmonitoringandcontroltointelligenttransportationsystemstoho

5、melanddefense．Onedirectionoftransducerdevelopmentissmarttransducer，whichconsistsoffourparts：transducers，signalconditioninganddataconversion，applicationprocessorandnetworkcommunication．Smarttransducercantransportthedatacollectedtomonitordeviceviafieldbus，aswellasreceivecomma

6、ndsfromthemonitor．However,therearemanydifferentstandardsoffieldbus，whichleadtoincompatitablyproblemofdifferentsmarttransducersandinconvenienceandwastetotransducerproducer，developerandconsumer．IEEE1451isproposedtosolvetheaboveproblems．Itunifiestheinterfacebetweentransducers，

7、州thwhichthedesighoftransducerbecomesindependentoffieldbusandtransducerscaninteractivewithothersconveniently．Also，Networkcapableapplicationprocessor(NCAP)Cancommunicatewithdifferenttransducerswithacommonsetofcommandsandprovideastandardinterfacetotheuserviaanyarbitrarynetwork

8、．AtfirstwemakeadeeplydiscussionoftheIEEE1451standard，wemainlyfocusonIEEE1451．0andI