整合智慧感測網路硬體架構的感測設備

ccna1217

於本文中將展示一個整合感測網路硬體架構，它始自於IEEE1451智慧傳導器界面標準。以網路模式為基礎的目的是透過虛擬界面結構(VIA)來完成，使用Compaq-Intel-微軟共同著手的網際網路訊息，以及網經由際網路協定(IP)多重播送通訊，多媒體效應，以及由網際網路到智慧感測的一致性擷取。網路化感測的應用提供有可再使用的設計圖案，對於一個以感測為基礎設備為等級來加以分析。本文的重心焦點為使用此硬體架構以電腦為基礎的壓力量測系統開發環境就如真實世界專案，強調的智慧壓力感測，以及連接網際網路的結構。

      智慧化資訊設備是目前的發展趨勢，其中少不了嵌入微處理器的裝置。它可任使用者隨意的加入智慧網路，並可得到直接，簡單，以及安全的擷取相關資訊與服務。以感測為基礎的設備源自分散式感測網路(DSN)，其中包含有許多通訊節點被驅散在各個零碎的空間中。目前正進行許多針對DSN的擴展功能計畫，如防預新進研究專案代理(DARPA)感測資訊技術研究領域等。

      在觸及工業領域的貢獻，當初感測功能首先是以著重於場效匯流排為基礎的嵌入式系統，獲得應用開發的支援。而可透過場效匯流排系統連接於網路的感測功能，則為目前的優先解決方案之一。由於涉及IEC場效匯流排標準化的創議權之爭議，這些相互連接尚未被國際性標準化。因此，本文提供的方案僅助於符合特定的應用目的。另一方面，這也提供了使用感測/傳動為基礎標準化的可能方案。

      目前場效匯流排的開發平台將導向開放式以及標準化這兩方面問題著手。動態網頁以及具有TCP/IP的乙太網路，將迅速成為下一代的分散式量測與控制系統的優先選擇。目前的趨勢為可以支援IEEE1451.1標準化規範智慧傳導器界面的硬體架構，它不僅能連接不同場效匯流排的智慧感測，也可以直接的耦合到使用乙太網路設備的企業內部網路，具有高度整合條件。

      這些網路獨立、傳導器應用等特性提供了開發物件導向資訊模式軟體的基礎環境。兩項外加的技術，為虛擬界面結構(VIA)訊息，以及網際網路協定(IP)多重播送完成的硬體架構的整合以提供設計圖案不同的感測為基礎嵌入系統的再使用。

      下文將展示壓力分析儀的實際應用，其中包含使用乙太網路的企業內部網路，所相互連接的一組智慧壓力感測器。本文的焦點為應用驅動壓力量測的處理和工具，強調內部以及外部的資料通訊過程。

IEEE 1451 結構
      圖1為標準的IEEE1451系統，為網路化的智慧傳導器界面。包含：智慧傳導器資訊模式、1451.1、目標軟體為基礎、網路獨立、傳導器應用環境、標準的數位化界面與通訊協定1451.2，以及透過1451.1用微處理器模式用來擷取傳導器或一組傳導器。

  以下的兩個標準為1451.3與1451.4，為可擴充的單一附加組態成嵌入式分散式多微量系統，和類比傳導器的混合模式通訊協定。1451.1資訊模式於物件導向有關網路能量定義的應用協定(NCAP)，將物件導向嵌入智慧網路的裝置。此模式包含所有應用層擷取到網路資源，以及傳導器硬體的定義。此物件模式定義圍繞著一系列的物件分類，含認知、方法、以及行為，這些提供了簡潔的傳導器，以及描述網路環境的可能的連接。此標準架構帶領網路以及傳導器硬體的模糊環境，獲得具體開發完成。
      軟體程式庫的src.lib是針對Rabbit微控制器以Dynamic C7.04碼為範例支援VIp以及IEEE1451.1，配合硬體Rabbit TCP/IP的開發工具。IEEE1451的各別功能依據以下例子，所有的副程式應符合IEEE1451.1以及IEEE1451.2 標準的要求。

      此結構使用標準化的區塊，加上基本分類來描述傳導器裝置。1451.1定義四個元件的分類提供實體區塊的圖案，一個或更多的傳導器區塊、功能區塊、以及網路區塊。模式中每一個區塊分類可能含有特殊的基本分類。基本的分類包含參數、動作、事件與檔案，以表示元件的分類。所有模式的分類h都有一個摘要或是來自於它們衍生的類別。摘要類型含有許多歸因方式，這些於模式中的共同分類並且提供一個定義，方便在舉例和刪除具體類別時使用。另外，也提供了在每個類別中設定與獲得歸因的方法。

IEEE 1451.1網路
      主要區塊因來自功能區塊分類中的裝置，以致於能被插入到一個摘要卡座中得出不同的型態。而實體區塊被指派成定義的卡座和摘要硬體與軟體的資源，是為裝置所使用的。一切其它區塊以及元件，與基本分類將由實體區塊進行參考。傳導器區塊為實體連接到NCAP I/O系統，提取每一個傳導器的能力。在裝置組態當中，此描述自硬體裝置中讀取，為指定類型的感測器以及傳動連接到系統。該傳感器模塊包括一個I/O設備驅動程序界面與硬件進行通信。此I/O界面包含讀取以及寫入傳導器，將以基礎功能區塊所使用的標準化界面為應用。
      I/O裝置驅動器提供傳導器隨插即用的能力以及熱交換的特性。當然，任何應用寫入至此界面，應能以交互工作於多個不同場牌的傳導器當中。基於類似的方式，傳導器的廠商提供I/O驅動器給網路的廠商，使產品能夠互相配合。驅動器將整合於搭配傳導器的應用環境，使之能擷取硬體設備。UNIX為該辨識界面的驅動裝置。

      功能區塊裝備的傳導器裝置因應用來替代特殊應用碼，而具有骨架領域。此界面在開發應用上並沒有任何限制。除了一個狀態變量保留於所有區塊中的分類之外，此功能區塊含有許多陳列的參數，是為典型被用來擷取網路可見資料，或是使內部的訊息可以被遠端所擷取。這意味著任何應用程序特定的算法或數據結構都包含在這些塊單獨的整合，允許應用程序特定的功能，使用便於攜式的方法。

      該網路區塊用於區塊所擷取到網路的摘要，以及基本分類使用的中性網路-以物件為基礎的程式化界面。該網路模式提供了一個應用程序的交互機制基礎上的遠端程序呼叫(RPC)框架的客戶端服務器分佈式計算設置。RPC機制可支援客戶伺服器以及一個同意事件或訊息生成。支援這兩種型態的應用界面，起源自被定義在規格中埠的概念通訊模式中。首先必須產生一個符合區塊約束的埠，期待區塊可以在環繞網路裝置中與任何其它區塊相互通訊。一但偵測到埠位址資訊，此於埠就能被約束到特殊的網路區塊位址。基於該點，此邏輯埠位址已被設定到一個經由一個控制網路技術來建構的真實目的位址中。任何使用此埠名的傳導器應用可以解決端點對應到該邏輯目的。此方式也允許近期約束該埠的應用，因此這位址不是硬碼或相依於一個特定的結構。此埠的容量相似於TCP/IP的插座程式界面，其中一個插座將產生並使應用特殊約束埠的數目以及IP位址。一但被約束，則此插座能被使用於資料的傳輸。