提高IEEE1451智能传感器TII模型性能方法探讨

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1、论文*提高IEEE1451智能传感器TII模型性能方法探讨陈耿新黄国健刘桂雄（华南理工大学机械与汽车工程学院）摘要：针对变送器独立接口(TII)应用技巧的多样性，重点分析TII协议的时序、数据线利用率，提出增加NACK翻转传输位数、合理增加缓存区及基于DIN、DOUT同步读取数据三种不同场合下实用化应用方法。通过建立基于LabVIEW的TII模型仿真环境，对提出的方法进行仿真测试。关键词：IEEE1451；TII；LabVIEW；传输速率；延时现IEEE14511引言智能传感器中IEEE1451系列网

2、络化智能传感器接口标准为实STIM和现传感器网络中通讯设备和现场总线多样化奠定基NCAP数据传础。其中IEEE1451.2规范了网络化智能传感器基本输的10线数结构，包括智能变送器接口模块STIM(Smart字接口。表1TransducerInterfaceModule)、网络适配器NCAP为基于SPI协(NetworkCapableApplicationProcessor)以及建立它们议的TII接口的管脚分配及信号定义表。联系的接口TII(TransducerIndependentInterface)

3、，通表1TII管脚分配及信号定义过一系列的读写逻辑操作功能，实现了传感器的互连信号名称驱动者功能DCLKNCAP正边沿锁存DIN和DOUT数据与互换。TII协议是一种通用技术规范，IEEE1451.2DINNCAPNCAP到STIM的地址和数据传输DOUTSTIMSTIM到NCAP的数据传输允许用户在需要的情况下，改变标准推荐的传输模NACKSTIM触发应答和数据传输应答式，使其更好地发挥性能。文献[1]分析了触发、TIICOMMONNCAP信号公共端或地线NIOENCAP激活数据传输，分隔数据传送帧中

4、读/写字节传输、读/写结构传输等协议关系，为协NINTSTIMSTIM向NCAP发送请求服务信号[1]NTRIGNCAP执行触发功能议使用做了一些有益工作；许多专家学者则从简化POWERNCAP+5V电源NSDETSTIMNCAP检测STIM是否存在TII连线角度出发，定义一种更为简单的物理层(如RS-232、USB等)，将启动、启动回应、快速交换及2.1TII协议模型分析出错报告等信号由原来的硬件信号线改为通过串行图2为TII协议时序图。TII协议包括触发、写的信息来处理，虽简化了TII连线，但降低数

5、据传输数据和读数据协议。数据的传输速率、实时性主要由[2~6]AG速率、增加数据丢包风险。读NIOENACKDCLKtw本文从TII模型时序、数据线利用率展开探讨，DINR(DOUT)、FunctionChannelDOUTR针对性地提出在应用中可以提高模型性能的方法，以ReadData1ReadData2写(DIN)数DINWFunctionChannelWriteData1WriteData2DOUTW数据传输速率、延时作为主要的参考指标，借助BCDEF据协议决图2TII协议时序图LabVIEW构建

6、TII的图形化仿真模型，对这些方法进定。读、写行动态分析并验证其有效性。数据协议相似。以读数据为例，其过程如下：①NCAP2TII协议模型分析与仿真环境构建置低NIOE，发起读数据操作(见图中A时刻)；②STIM驱动NACK应答(图中B时刻)；③NCAP检测图1为IEEE1451.2定义的接口图，其中TII是实*基金项目：教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET-08-0211)；广东省工2010年第3期自动化与信息工程1业攻关项目(2008B010400043)；广州市科技支撑项目(2009Z2-D

7、531)；珠海市圄墨囡霎圃rm圈—，圆圆豳．◆H圈产学研项目(PC20082020)。NACK应答，发出DCLK时钟，完成该次握手；④3提高TII模型性能的方法分析NCAP由DINR写入功能、通道地址(图中BC、CD段)；笔者提出在应用中可提高模型性能的三种方法。⑤DOUTR读取一帧数据(一字节或者多字节，图中3.1增加NACK翻转传输位数的方法DE、EF段)；⑥NCAP置高NIOE，STIM再置高由于NACK每次握手仅传输8位数据，对于多NACK(图中G时刻)，完成读操作。字节帧的传输，会因为频繁握手

8、而产生大量延时。对由图2可以看出：STIM(或NCAP)每接收处理完于某些IEEE1451智能传感器采用16位(或32位)处8位数据后，才驱动NACK应答，由NCAP检测到理器的场合，NACK每次翻转传输8位数据与处理器应答发出DCLK时钟，这个握手过程会产生延时。图位数不匹配的问题，将会产生系列的延时。因此可考2中tw包括STIM处理数据时间和一次握手延时。对虑根据处理器位数，将NACK每次翻转的传输位数于多字节帧的传输，会因为频繁握手而