專利名稱：一種無線智能傳感器及該傳感器即插即用的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無線智能傳感器及該傳感器即插即用的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是本世紀(jì)最具影響力的21項(xiàng)技術(shù)之一，綜合了傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)處理技術(shù)以及通信技術(shù)的新技術(shù)領(lǐng)域，在工業(yè)控制、智能家居、醫(yī)療保健、環(huán)境檢測(cè)、軍事監(jiān)控等領(lǐng)域中都得到廣泛應(yīng)用。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量智能傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信方式構(gòu)成具有自組織能力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。無線智能傳感器作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵部件， 其可靠性和靈活性就決定了傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能優(yōu)劣。無線智能傳感器的加入、失效、損壞等會(huì)導(dǎo)致無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改變，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要及時(shí)調(diào)整、組織，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化情況，這就要求無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具備能對(duì)智能傳感節(jié)點(diǎn)的自識(shí)別能力。當(dāng)添加新的無線智能傳感器時(shí)無需重新配置、設(shè)定，這就要求無線智能傳感器具有可擴(kuò)展性和標(biāo)準(zhǔn)化的外部接口，還要具有即插即用能力，在使用范圍內(nèi)能夠滿足各種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化的需要。因此，如何保證無線智能傳感器的即插即用是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常采用不同的頻率通道或是不同物理地址，來區(qū)分和識(shí)別不同傳感器，但有限的可用地址范圍或頻率通道范圍使網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性受到限制。IEEE 1451. 5標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了無線智能傳感器體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)無線智能傳感器在不同現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)中的互換性、互操作性，為無線智能傳感器的標(biāo)準(zhǔn)化和擴(kuò)展性問題提供了一種有效的解決途徑。符合IEEE 1451. 5標(biāo)準(zhǔn)的無線智能傳感器主要由無線智能傳感器接口模塊(Wireless Transducer Interface Module, WTIM)和網(wǎng)絡(luò)適配應(yīng)用處理器(Network Capable Application Processor, NCAP)構(gòu)成，通過標(biāo)準(zhǔn)無線接口連接。WTIM采用傳感器電子數(shù)據(jù)表格(Transducers Electronic Data Sheet, TEDS)保存?zhèn)鞲衅餍畔ⅲ琋CAP通過設(shè)置和讀取TEDS，可獲取傳感器的各種描述信息。IEEE 1451. 5標(biāo)準(zhǔn)定義了無線智能傳感器WTIM和 NCAP的軟、硬件結(jié)構(gòu)，也給出了 TEDS的格式和定義，但并未說明WTIM和NCAP實(shí)現(xiàn)即插即用的具體方法。本發(fā)明所涉及的無線智能傳感器即插即用實(shí)現(xiàn)方法就是基于IEEE 1451. 5標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)WTIM和NCAP之間的即插即用。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述中存在的問題與缺陷，本發(fā)明提供了一種無線智能傳感器。所述技術(shù)方案如下一種無線智能傳感器，包括該無線傳感器符合IEEE 1451. 5標(biāo)準(zhǔn)的無線智能傳感器，所述無線傳感器包括網(wǎng)絡(luò)適配應(yīng)用處理器NCAP和無線智能傳感器接口模塊WTIM，其中，網(wǎng)絡(luò)適配應(yīng)用處理器NCAP，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)號(hào)，選擇無線傳輸頻率通道；獲取無線智能傳感器接口模塊WTIM的傳感信息，配置傳感器通道，并啟動(dòng)傳感器通道；無線智能傳感器接口模塊WTIM，申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)，并獲取網(wǎng)絡(luò)適配應(yīng)用處理器NCAP 分配的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和網(wǎng)絡(luò)短地址；且該無線智能傳感器接口模塊WTIM還通過網(wǎng)絡(luò)適配應(yīng)用處理器NCAP啟動(dòng)的傳感器通道發(fā)送傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)。一種無線智能傳感器即插即用的實(shí)現(xiàn)方法，包括NCAP設(shè)置網(wǎng)絡(luò)號(hào)，選擇無線傳輸頻率通道，啟動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)；B、WTIM申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)，NCAP分配網(wǎng)絡(luò)號(hào)和網(wǎng)絡(luò)短地址；C、NCAP和WTIM啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)保存和定時(shí)握手機(jī)制；D、NCAP加載TEDS，獲取WTIM的傳感器信息，配置傳感器通道；E、NCAP啟動(dòng)傳感器通道，WTIM發(fā)送傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)。本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是1、基于IEEE 1451. 5標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)普通傳感器的無線傳輸、接口標(biāo)準(zhǔn)化和可擴(kuò)展性， 通過定義通信消息幀格式，設(shè)置TEDS數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)WTIM的即插即用；2、啟動(dòng)協(xié)議棧事件處理進(jìn)程監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化，采用片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器實(shí)時(shí)更新、 保存網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，系統(tǒng)重啟時(shí)能迅速恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，避免重建網(wǎng)絡(luò)、搜索網(wǎng)絡(luò)、加入網(wǎng)絡(luò)的過程耗時(shí)過長；3、借助消息幀的網(wǎng)絡(luò)短地址字段，采用定時(shí)握手機(jī)制，在不影響正常數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下，使NCAP能及時(shí)、準(zhǔn)確地識(shí)別WTIM接入、斷開網(wǎng)絡(luò)，及時(shí)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。


圖1是基于IEEE 1451. 5的即插即用無線智能傳感器結(jié)構(gòu)圖；圖2是無線智能傳感器即插即用實(shí)現(xiàn)方法流程圖；圖3是無線智能傳感器數(shù)據(jù)幀格式圖；圖4是無線智能傳感器命令幀格式圖；圖5是無線智能傳感器確認(rèn)幀格式圖；圖6是傳送TEDS數(shù)據(jù)和配置傳感器的操作時(shí)序圖；圖7是WTIM工作流程圖；圖8是NCAP工作流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述本實(shí)施例提供了一種即插即用無線智能傳感器，該傳感器是基于IEEE1451. 5的即插即用無線智能傳感器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，無線傳感器包括網(wǎng)絡(luò)適配應(yīng)用處理器NCAP 和無線智能傳感器接口模塊WTIM，其中，網(wǎng)絡(luò)適配應(yīng)用處理器NCAP，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)號(hào)，選擇無線傳輸頻率通道；獲取無線智能傳感器接口模塊WTIM的傳感信息，配置傳感器通道，并啟動(dòng)傳感器通道；無線智能傳感器接口模塊WTIM，申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)，并獲取網(wǎng)絡(luò)適配應(yīng)用處理器 NCAP分配的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和網(wǎng)絡(luò)短地址；且該無線智能傳感器接口模塊WTIM還通過網(wǎng)絡(luò)適配應(yīng)用處理器NCAP啟動(dòng)的傳感器通道發(fā)送傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)。
所述網(wǎng)絡(luò)適配應(yīng)用處理器NCAP包括無線微控制器模塊JN5139、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、校正引擎與PC機(jī)；且該網(wǎng)絡(luò)適配應(yīng)用處理器NCAP通過ZigBee標(biāo)準(zhǔn)無線接口與多個(gè)無線智能傳感器接口模塊WTIM連接；所述無線智能傳感器接口模塊WTIM包括壓力傳感器、距離傳感器、傾角傳感器、溫度傳感器、信號(hào)轉(zhuǎn)換與調(diào)理模塊、TEDS以及無線微控制器JN5139模塊，且該無線智能傳感器接口模塊WTIM為每個(gè)傳感器分配不同的傳感器通道號(hào)。無線微控制器模塊選用Jennie公司的芯片JN5139, JN5139兼容了 2. 4GHz的IEEE 802. 15. 4與 ZigBee通信標(biāo)準(zhǔn)，帶有4路12bit的ADC接口 ADCl 4，壓力傳感器輸出的模擬信號(hào)經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換與調(diào)理模塊轉(zhuǎn)換為合適的電壓信號(hào)后可直接送入ADC接口測(cè)量。JN5139同時(shí)提供 7 SPI (Serial Peripheral Interface) > I2C(Inter-Integrated Circuit)接□及 21 個(gè) GPIO(General Purpose Input/Output)引腳，可與距離傳感器、傾角傳感器、溫度傳感器三種不同輸出形式的數(shù)字傳感器相連。TEDS包括了傳感器的描述信息，包括傳感器的物理特征偏移、靈敏度、限值、校準(zhǔn)參數(shù)、數(shù)字代碼、序列號(hào)，甚至傳感器的廠家信息等，存儲(chǔ)在非易失性的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。NCAP的JN5139收到WTIM上傳的傳感數(shù)據(jù)后，由校正引擎對(duì)傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，本地PC機(jī)通過RS232接口與JN5139連接，可實(shí)現(xiàn)傳感數(shù)據(jù)顯示和對(duì) WTIM中傳感器的集中管理。NCAP處理收到的數(shù)據(jù)之后，將其保存到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中，并借助PC 機(jī)提供的網(wǎng)絡(luò)接口，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，供遠(yuǎn)程監(jiān)控。一個(gè)NCAP可以連接若干個(gè)WTIM，NCAP需要及時(shí)識(shí)別不同WTIM的連接和斷開，獲取WTIM中不同傳感器的信息。本實(shí)施例還提供了一種無線智能傳感器即插即用的實(shí)現(xiàn)方法，參見圖2該方法包括以下步驟步驟10NCAP設(shè)置網(wǎng)絡(luò)號(hào)，選擇無線傳輸頻率通道，啟動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)。步驟20WTIM申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)，NCAP分配網(wǎng)絡(luò)號(hào)和網(wǎng)絡(luò)短地址。步驟30NCAP、WTIM啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)保存和定時(shí)握手機(jī)制。步驟40NCAP加載TEDS，獲取WTIM的傳感器信息，配置傳感器通道。步驟50NCAP啟動(dòng)傳感器通道，WTIM發(fā)送傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)。上述步驟10具體包括NCAP啟動(dòng)無線通信協(xié)議棧，對(duì)PHY和MAC層進(jìn)行初始化，選定一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)作為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，通過能量掃描選擇一個(gè)無線傳輸頻率通道，NCAP以協(xié)調(diào)器的模式啟動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)，開放對(duì)WTIM加入網(wǎng)絡(luò)的請(qǐng)求。上述步驟20具體包括WTIM啟動(dòng)無線通信協(xié)議棧，對(duì)PHY和MAC層進(jìn)行初始化，進(jìn)行頻率掃描，向NCAP發(fā)送信標(biāo)請(qǐng)求；NCAP回應(yīng)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)向WTIM標(biāo)識(shí)自己，WTIM檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)號(hào)后，將向NCAP發(fā)出加入網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)；NCAP如果接受WTIM的加入，將分配一個(gè)16位的短地址給WTIM，作為WTIM 在網(wǎng)絡(luò)中的標(biāo)識(shí)。WTIM和NCAP之間的通信利用消息幀格式來組織，包括數(shù)據(jù)幀、命令幀、確認(rèn)幀三種類型，它們的幀格式分別如圖3、圖4、圖5所示，消息幀的傳輸過程為先傳高字節(jié)再傳低字節(jié)。幀頭和幀尾字段作為消息幀的分界符，用來標(biāo)識(shí)消息幀的開始和結(jié)束，各占1個(gè)字節(jié)，具體的定義和說明見表1 ；幀長度字段占2字節(jié)，是指除了幀頭和幀尾外，消息幀其它字段內(nèi)容的字節(jié)數(shù)；數(shù)據(jù)幀的長度值因發(fā)送的有效數(shù)據(jù)載荷不同而可變，命令幀和確認(rèn)幀的長度值都是9個(gè)字節(jié)；短地址字段是NCAP給WTIM分配的16位網(wǎng)絡(luò)短地址，占2字節(jié)，NCAP使用0x0000作為網(wǎng)絡(luò)短地址；通道字段表示消息幀的目的或來源是WTIM的哪個(gè)傳感器通道，占1字節(jié)；校驗(yàn)碼字段占2字節(jié)，是對(duì)除了幀頭和幀尾外其它消息幀內(nèi)容的CRC校驗(yàn)結(jié)果；命令類型字段表示NCAP請(qǐng)求執(zhí)行哪種操作命令，確認(rèn)類型字段表示W(wǎng)TIM響應(yīng)哪種操作命令，各占2字節(jié)，具體的定義和說明見表2。
表 1
幀類型幀頭幀尾數(shù)據(jù)幀0x23OxOA
命令幀0x26OxOA應(yīng)答幀0x2DOxOA
表 2操作命令命令類型確認(rèn)類型連接本地串口0x4646Oxllll啟動(dòng)傳感器通道0x47470x2222
停止傳感器通道0x48480x3333加載TEDS0x56560x4444配置傳感器通道0x57570x5555定時(shí)握手0x58580x6666
丨參數(shù)(包括網(wǎng)上述步驟30具體包括NCAP, WTIM啟動(dòng)協(xié)議棧事件處理進(jìn)程，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化時(shí)保存網(wǎng)f 絡(luò)號(hào)、網(wǎng)絡(luò)短地址、頻率通道等)，WTIM向NCAP定時(shí)發(fā)送握手確認(rèn)幀。WTIM的加入、失效、損壞、斷電等會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改變，NCAP, WTIM需要及時(shí)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，采用網(wǎng)絡(luò)參數(shù)保存和定時(shí)握手機(jī)制使NCAP具備對(duì)WTIM的識(shí)別能力。WTIM、 NCAP分別在各自JN5139芯片的片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中保存當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，一旦協(xié)議棧事件處理進(jìn)程檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化事件發(fā)生，立即更新數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，確保JN5139在下一次重啟時(shí)，能迅速恢復(fù)上一次的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，避免重新建立網(wǎng)絡(luò)、搜索網(wǎng)絡(luò)、加入網(wǎng)絡(luò)的過程耗時(shí)過長。NCAP, WTIM定時(shí)握手機(jī)制實(shí)現(xiàn)方法如下NCAP和WTIM通信忙時(shí)，傳送的數(shù)據(jù)幀、 命令幀、確認(rèn)幀三種消息幀的幀格式中包含了 16位網(wǎng)絡(luò)短地址，NCAP可據(jù)此判斷與該WTIM 通信正常；空閑情況下，NCAP和WTIM之間無消息幀傳送時(shí)，WTIM每隔1秒主動(dòng)向NCAP發(fā)送1個(gè)定時(shí)握手確認(rèn)幀，NCAP獲得握手確認(rèn)幀中的網(wǎng)絡(luò)短地址可判斷與該WTIM的通信正常；若連續(xù)5秒NCAP未收到包含WTIM網(wǎng)絡(luò)短地址的消息幀，NCAP主動(dòng)向WTIM發(fā)出定時(shí)握手命令幀，若3秒內(nèi)仍未收到WTIM定時(shí)握手確認(rèn)幀，則判斷該WTIM與網(wǎng)絡(luò)斷開。上述步驟40具體包括當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)至少一個(gè)WTIM后，NCAP就可以與WTIM進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸了。NCAP向WTIM發(fā)送加載TEDS命令，獲取WTIM的傳感器信息，然后向WTIM發(fā)送配置傳感器通道命令， 使WTIM中的傳感器通道以合適的工作進(jìn)行測(cè)量。NCAP通過加載TEDS，可獲得傳感器器的各種物理特征和信息，能夠迅速配置傳感器開始測(cè)量，實(shí)現(xiàn)即插即用。TEDS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在WTIM的非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。IEEE1451.5 把TEDS分為8種，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了其中4種必須具備的TEDS，分別為Meta_TEDS (總體TEDS)、 Channe 1_TEDS (通道 TEDS)、Name_TEDS (名稱 TEDS)、PHY_TEDS (物理 TEDS)。WTIM、NCAP之間傳送TEDS數(shù)據(jù)和配置傳感器的操作時(shí)序如圖6所示。WTIM和NCAP 之間采用直接數(shù)據(jù)傳輸方式，任一方收到數(shù)據(jù)幀后必須給對(duì)方返回一個(gè)表明數(shù)據(jù)已成功接收的確認(rèn)幀。上述步驟50具體包括NCAP發(fā)送啟動(dòng)傳感通道命令，使WTIM中的傳感器通道開始測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)由WTIM 的無線微控制器JN5139進(jìn)行輸出，打包成預(yù)定的數(shù)據(jù)幀格式，發(fā)送到NCAP的JN5139，由其完成數(shù)據(jù)校正和保存，實(shí)現(xiàn)傳感數(shù)據(jù)顯示和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。WTIM的工作流程如圖7所示。WTIM上電復(fù)位后，首先進(jìn)行初始化，如果JN5139 芯片的片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中已保存網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，則自動(dòng)恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，否則搜索當(dāng)前已有網(wǎng)絡(luò)， 申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)；如果加入網(wǎng)絡(luò)失敗，則重新搜索、申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)；成功加入網(wǎng)絡(luò)后，查詢是否收到NCAP的命令幀或確認(rèn)幀，有則執(zhí)行相應(yīng)的子程序，否則接著查詢是否有數(shù)據(jù)等待發(fā)送，有則發(fā)送數(shù)據(jù)幀，無則發(fā)送握手確認(rèn)幀，向NCAP表明WTIM網(wǎng)絡(luò)連接正常；如果沒有收到 NCAP的命令幀和確認(rèn)幀，也無數(shù)據(jù)需要發(fā)送，則繼續(xù)下一次循環(huán)。同時(shí)運(yùn)行的協(xié)議棧運(yùn)行事件處理進(jìn)程，隨時(shí)檢測(cè)是否有加入網(wǎng)絡(luò)成功、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)恢復(fù)、消息幀無應(yīng)答事件發(fā)生，并相應(yīng)采取保存網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、添加設(shè)備描述、網(wǎng)絡(luò)連接失敗通知的事件處理。NCAP的工作流程如圖8所示。NCAP上電復(fù)位后，首先進(jìn)行初始化，如果JN5139芯片的片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中已保存網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，則自動(dòng)恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，否則重新建立網(wǎng)絡(luò)；隨后進(jìn)入無線監(jiān)控狀態(tài)，如果有WTIM申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)，則給WTIM分配網(wǎng)絡(luò)短地址；否則查詢是否收到WTIM的數(shù)據(jù)幀或確認(rèn)幀，有則執(zhí)行相應(yīng)的子程序，否則查詢是否有命令發(fā)送，有則發(fā)送命令幀，無則繼續(xù)下一次循環(huán)。同時(shí)運(yùn)行的協(xié)議棧運(yùn)行事件處理進(jìn)程，隨時(shí)檢測(cè)是否有網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)恢復(fù)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改變事件發(fā)生，并相應(yīng)采取保存網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、添加設(shè)備描述的事件處理。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種無線智能傳感器，該無線傳感器符合IEEE 1451. 5標(biāo)準(zhǔn)的無線智能傳感器， 其特征在于，所述無線傳感器包括網(wǎng)絡(luò)適配應(yīng)用處理器NCAP和無線智能傳感器接口模塊 WTIM，其中，網(wǎng)絡(luò)適配應(yīng)用處理器NCAP，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)號(hào)，選擇無線傳輸頻率通道；獲取無線智能傳感器接口模塊WTIM的傳感信息，配置傳感器通道，并啟動(dòng)傳感器通道；無線智能傳感器接口模塊WTIM，申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)，并獲取網(wǎng)絡(luò)適配應(yīng)用處理器NCAP分配的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和網(wǎng)絡(luò)短地址；且該無線智能傳感器接口模塊WTIM還通過網(wǎng)絡(luò)適配應(yīng)用處理器 NCAP啟動(dòng)的傳感器通道發(fā)送傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線智能傳感器，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)適配應(yīng)用處理器 NCAP和無線智能傳感器接口模塊WTIM啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)保存和定時(shí)握手機(jī)制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線智能傳感器，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)適配應(yīng)用處理器 NCAP包括無線微控制器模塊JN5139、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、校正引擎與PC機(jī)；且該網(wǎng)絡(luò)適配應(yīng)用處理器NCAP通過ZigBee標(biāo)準(zhǔn)無線接口與多個(gè)無線智能傳感器接口模塊WTIM連接；所述無線智能傳感器接口模塊WTIM包括壓力傳感器、距離傳感器、傾角傳感器、溫度傳感器、信號(hào)轉(zhuǎn)換與調(diào)理模塊、TEDS以及無線微控制器JN5139模塊，且該無線智能傳感器接口模塊WTIM為每個(gè)傳感器分配不同的傳感器通道號(hào)。
4.一種無線智能傳感器即插即用的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟A、NCAP設(shè)置網(wǎng)絡(luò)號(hào)，選擇無線傳輸頻率通道，啟動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)；B、WTIM申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)，NCAP分配網(wǎng)絡(luò)號(hào)和網(wǎng)絡(luò)短地址；C、NCAP和WTIM啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)保存和定時(shí)握手機(jī)制；D、NCAP加載TEDS，獲取WTIM的傳感器信息，配置傳感器通道；E、NCAP啟動(dòng)傳感器通道，WTIM發(fā)送傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線智能傳感器即插即用的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟A具體包括所述NCAP通過啟動(dòng)無線通信協(xié)議棧對(duì)PHY和MAC層進(jìn)行初始化，選定一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)作為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，通過能量掃描選擇一個(gè)無線傳輸頻率通道，且NCAP以協(xié)調(diào)器的模式啟動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線智能傳感器即插即用的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟B具體包括WTIM啟動(dòng)無線通信協(xié)議棧，對(duì)PHY和MAC層進(jìn)行初始化，進(jìn)行頻率掃描，并向NCAP發(fā)送信標(biāo)請(qǐng)求；NCAP回應(yīng)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)向WTIM標(biāo)識(shí)自己，WTIM檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)號(hào)后，將向NCAP發(fā)出加入網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)；NCAP如果接受WTIM的加入，將分配一個(gè)16位的短地址給WTIM，作為WTIM在網(wǎng)絡(luò)中的標(biāo)識(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線智能傳感器即插即用的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟C具體包括NCAP和WTIM啟動(dòng)協(xié)議棧事件處理進(jìn)程，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化時(shí)保存網(wǎng)絡(luò)參數(shù)， 并且WTIM向NCAP定時(shí)發(fā)送握手確認(rèn)幀；其中網(wǎng)絡(luò)參數(shù)包括網(wǎng)絡(luò)號(hào)、網(wǎng)絡(luò)短地址及頻率通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線智能傳感器即插即用的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟D具體包括NCAP向WTIM發(fā)送加載TEDS命令，獲取WTIM的傳感器信息，然后向WTIM發(fā)送配置傳感器通道命令。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線智能傳感器即插即用的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟E具體包括NCAP發(fā)送啟動(dòng)傳感通道命令，使WTIM中的傳感器通道開始測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)由WTIM的無線微控制器進(jìn)行輸出，打包成預(yù)定的數(shù)據(jù)幀格式，發(fā)送到NCAP的無線微控制器，由無線微控制器完成數(shù)據(jù)校正和保存，實(shí)現(xiàn)傳感數(shù)據(jù)顯示和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。
10.根據(jù)權(quán)利要求4-9任意一項(xiàng)所述的無線智能傳感器即插即用的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述WTIM和NCAP之間通信按照指定的消息幀格式來組織，消息幀有數(shù)據(jù)幀、命令幀、 確認(rèn)幀三種類型，消息幀的傳輸過程為先傳高字節(jié)再傳低字節(jié)；所述消息幀格式中幀頭和幀尾字段作為消息幀的分界符，標(biāo)識(shí)消息幀的開始和結(jié)束， 各占一個(gè)字節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無線智能傳感器及該傳感器即插即用的實(shí)現(xiàn)方法，所述智能傳感器符合IEEE 1451.5標(biāo)準(zhǔn)的無線智能傳感器，包括網(wǎng)絡(luò)適配應(yīng)用處理器NCAP和無線智能傳感器接口模塊WTIM。所述傳感器即插即用的實(shí)現(xiàn)方法包括NCAP設(shè)置網(wǎng)絡(luò)號(hào)，選擇無線傳輸頻率通道，啟動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)；WTIM申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)，NCAP分配網(wǎng)絡(luò)號(hào)和網(wǎng)絡(luò)短地址；NCAP和WTIM啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)保存和定時(shí)握手機(jī)制；NCAP加載TEDS，獲取WTIM的傳感器信息，配置傳感器通道；NCAP啟動(dòng)傳感器通道，WTIM發(fā)送傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)。該方法通過定義通信消息幀格式，設(shè)置TEDS數(shù)據(jù)，啟動(dòng)協(xié)議棧事件處理進(jìn)程監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化，采用片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器實(shí)時(shí)更新、保存網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，借助消息幀的網(wǎng)絡(luò)短地址字段，采用定時(shí)握手機(jī)制，在不影響正常數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下，使NCAP能及時(shí)、準(zhǔn)確地識(shí)別WTIM接入、斷開網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)即插即用。
文檔編號(hào)H04L29/12GK102196041SQ201110108398
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者劉桂雄, 葉季衡, 周岳斌, 洪曉斌, 陳耿新 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)