提高IEEE1451智能传感器TII模型性能方法探讨.pdf

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1、论文提高IEEE1451智能传感器TlI模型性能方法探讨奉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I：／(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；LabVlEW；传输速率；延时现正EEl45l1引言智能传感器中IEEE1451系列网络化智能传感器接口标准为实S

2、TIM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。其中匝EEl451．2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lTransducerInterfaceModule)、网络适配器NCAP为基于SPI协图EEE·定义接口图(NetworkCapableApplicationProcessor)以及建立它们议的T／／接口的管脚分配及信号定义表。联系的接口TII(TransducerIndependentInterface)，通表1TII管脚分配及信号定义过一系

3、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D0UTSTIMSTIM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，分隔数据传送帧中读／写字节传输、读／写结构传输等协议关系，为协NINTSTIMST

4、IM向NCAP发送请求服务信号NTRlGNCAP执行触发功能议使用做了一些有益工作[1】；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，但降低数据传输数据和读数据协议。数据的传输速率、实时眭主要由速率、增加数据丢包风险[2-6]。读NAC

5、KDCLK——1兀J讥几u1几嚣且u1几厂_r儿nJu1几—t『uⅥ几u_—厂一本文从TH模型时序、数据线利用率展开探讨，(DOUT)、DINR■—I工[口工匕亡=工L口工[[：】—●●■————■——■—●—一DC3UTIlIILillll,'i．．．．'''：]-，t，针对性地提出在应用中可以提高模型性能的方法，以：l：：}写(DIN)数DINw~VT*i1I]I■_数据传输速率、延时作为主要的参考指标，借助自p据协议决图2TII协议时序图LabVlEW构建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

6、。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是实业差攻关项目(整20育08部B0新10世40纪00优43秀)人-才持l项(NCET-08-0211)；广东省工2010年第3期自动化与信息工程1；广州市科技支撑项目(2009Z2一D531)；珠海市。产学研项目(PC20082020)。NACK应答，发出DCLK时钟，完成该次握手；④3提高TI

7、I模型性能的方法分析NCAP由DINR写入功能、通道地址(图中BC、CDSt)；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

8、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