基于IEEE1451.4的智能水听器设计

　　1　引言

　　在传统的数据采集系统中，模拟传感器只提供将物理量转换成电信号的模拟接口，为了能正确地转换和解释传感器数据，必须手工输入传感器的配置和校正参数等信息，要花费很大的工作量且容易出错，而配置TEDS的传感器可以简化这些工作。TEDS技术是IEEE1451协议的核心技术。IEEE1451.4创建了一个通用的方法，在原来模拟传感器中加入可存放TEDS的存储器，并增加串行数字接口，把模拟接口和数字接口结合在一起，成为混合接口，利用嵌入式的TEDS可对模拟传感器进行标识，并可与原来的模拟仪器和接口兼容，把“即插即用”的概念延伸到模拟传感器上。因此，本文结合IEEE1451.4标准与1-wire技术，提出一种使水听器智能化，进而提高系统的测量速度、效率和可靠性的解决方案。

　　2　IEEE1451标准和TEDS实现

　　IEEE1451标准目的是开发一种软硬件的连接方案，将智能变送器连接到网络或者用以支持现有的各种网络技术，包括各种现场总线及Internet/In-tranet。IEEE　1451标准目前由八个子标准组成，即1451.0～1451.7。IEEE标准可以分成面向软件的接口和面向硬件的接口两大部分。1451.1标准主要致力于软件接口功能。IEEE　1451标准面向硬件的接口包含几个分支即1451.2～1451.7。1451.2标准主要针对点对点的情形。1451.3标准主要用于点对多点分布式智能传感器系统的同步数据采集与通信。IEEE　1451.5标准主要致力于定义一套无线网络传感器接口特征。1451.6标准目标是针对本质安全系统和非本质安全系统应用创建一个以CANopen网络为基础的传感器接口。1451.7标准为变送器与RFID系统通信协议和TEDS格式。1451.0标准主要是开发一系列与物理传输媒介无关的IEEE　1451传感器通用函数，使这些标准能够通用。

　　IEEE1451.4标准，即混合模式通信协议与TEDS格式。主要致力于基于已存在的模拟量变送器连接方法提出一个混合模式智能变送器通信协议，它同时也为具有智能特点的模拟量变送器接口到合法的系统指定了TEDS格式。它定义了一个混合(MMI，Mixed-Mode　Interface)接口为模拟传感器升级为数字智能传感器提供了一种简便的方法，其结构示意图如图1所示。

　　在IEEE1451.4标准中，定义了一系列的模板，包括标准模板(ID=25-39)和校正模板(ID=40-42)，并允许用户自定义模板。模板的意义在于当制造商按模板所定义的方式去存储数据时用户可以在任何地方按模板将其解析出来。图1中的T-Block就是解析模块，模板信息存于其中以用来解析TEDS内容。

　　1451.4混合接口分1类和2类，1类是针对有源器件的，通过两个二极管的通断来控制模拟路通还是数字路通，2类是在不改变模拟通路的基础单独增加数字通路。本文采用2类接口，设计的智能水听器如图2所示。