IEEE1451标准网络化智能传感器研究(硕士论文)

论文分类号TP212,TP393单位代码10183密级内部研究生学号2003512020吉林大学硕士学位论文IIEEEEEE11445511标标准准网网络络化化智智能能传传感感器器研研究究ResearchofNetworkedSmartSensorBasedonIEEE1451Standard作者姓名：吴忠杰专业：测试计量技术及仪器导师姓名：林君导师职称：教授（博士生导师）学位类别：工学硕士论文起止年月：2004年9月至2006年4月吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：□√硕士□博士学科专业：测试计量技术及仪器论文题目：IEEE1451标准网络化智能传感器研究作者签名：指导教师签名：年月日联系地址（邮编）：吉林大学仪器科学与电气工程学院(130026)作者联系电话：[phone]作者姓名吴忠杰论文分类号TP212,TP393保密级别内部研究生学号2003512020学位类别硕士授予学位单位吉林大学专业名称测试计量技术及仪器培养单位（院、所、中心）仪器科学与电气工程学院研究方向信息提取与计算机应用学习时间2003年9月至2006年6月论文中文题目IEEE1451标准网络化智能传感器研究论文英文题目ResearchofNetworkedSmartSensorBasedonIEEE1451Standard关键词(3-8个)网络化智能传感器，IEEE1451标准，以太网，DSP，TCP/IP，神经网络，校正引擎，分布式测控导师情况姓名林君职称教授（博导）学历学位硕士工作单位吉林大学论文提交日期2006年5月10日答辩日期2006年6月09日是否基金资助项目是基金类别及编号吉林省科技厅计划引导项目20030312如已经出版，请填写以下内容出版地（城市名、省名）出版者（机构）名称出版日期出版者地址（包括邮编）吉林大学硕士学位论文I内容提要基于各类现场总线的网络化智能传感器存在接口不统一问题，对系统研发、集成和维护带来了很多问题，为此，国际电子电气工程师协会（IEEE）及美国国家标准技术总局（NIST）联合推出了IEEE1451网络化智能传感器接口标准。该标准的推出使得各厂商研制的网络化智能传感器能够相互兼容，实现了各厂商传感器之间的互操作性与互换性。在纷繁复杂的现场总线中，以太网总线以其得天独厚的优势成为现场总线发展的主流，基于以太网总线可以构建大型分布式测控系统，成为业界研究热点。论文在以太网总线基础上对IEEE1451标准的网络化智能传感器进行了研究，研制了符合IEEE1451.2标准的网络应用处理器NCAP以及系列智能变送器模块STIM。在NCAP中实现了精简的TCP/IP协议栈、IEEE1451协议栈以及校正引擎。为了实现网络应用处理器规范的软件接口，使得智能传感器接口彻底标准化，论文对传感器应用层软件接口进行了研究，实现了C/S、B/S、C/S和B/S混合数据传输模式以及电子邮件数据传输方法。IEEE1451标准定义了校正引擎，规范了校正模型，提高了传感器智能。论文在标准校正模型基础上对传感器校正补偿方法进行了研究，包括数据插值、最小二乘以及神经网络方法。在方法研究的基础上基于Matlab和VC++环境开发了传感器模型建立软件，能够生成IEEE1451标准的校正电子数据表格。在研制的网络化智能传感器基础上，构建了多个基于以太网的分布式测控系统模型，并且开发了系列支撑演示软件。通过实践，充分论证了网络化智能传感器研制的有效性和工程实用性，以及IEEE1451国际标准制定的合理性和优越性。吉林大学硕士学位论文II目录第1章绪论....................................................................................................11.1传感器的发展及网络化智能传感器的提出.......................................................................11.2现场总线多样化带来的传感器接口问题...........................................................................31.3IEEE1451标准网络化智能传感器国内外研究现状..........................................................41.4论文研究意义.......................................................................................................................71.5本文主要研究内容...............................................................................................................8第2章IEEE1451网络化智能传感器模型.....................................................102.1IEEE1451网络化智能传感器标准概述............................................................................102.2IEEE1451.2网络化智能传感器接口标准.........................................................................132.3IEEE1451.2网络化智能传感器模型.................................................................................172.4IEEE1451智能传感器接口标准特点................................................................................182.5IEEE1451国际标准讨论....................................................................................................19第3章IEEE1451标准网络化智能传感器总体设计......................................213.1网络化智能传感器系统构建目标.....................................................................................213.2网络化智能传感器总体设计方案.....................................................................................223.3关键技术分析.....................................................................................................................243.4开发难点分析.....................................................................................................................253.5网络化智能传感器设计实物.............................................................................................26第4章基于以太网的网络应用处理器研制....................................................274.1以太网技术概述.................................................................................................................274.2网络应用处理器总体设计方案.........................................................................................294.3以太网络硬件接口电路设计.............................................................................................314.4基于DSP网络应用处理器硬件电路设计........................................................................354.5嵌入式TCP/IP协议栈的设计与实现...............................................................................444.6IEEE1451.2协议栈的设计与实现.....................................................................................674.7DSP程序下载及相关软件开发..........................................................................................714.8网络应用处理器测试结果及讨论.....................................................................................754.9本章小结.............................................................................................................................77第5章IEEE1451标准智能变送器模块研制.................................................785.1智能变送器模块研制总体概述.........................................................................................785.2IEEE1451标准智能变送器模块模型......