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Fairchild仙童傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)基礎(chǔ)技術(shù)研究
隨著微電子與微系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展，制造出高度集成、開機(jī)即用、具有自識別與自描述能力的自主智能傳感器成為可能，這種自主智能傳感器組成自組織傳感器網(wǎng)絡(luò)，能夠大大簡化基于傳感器的測試測量系統(tǒng)的部署、配置和應(yīng)用開發(fā)。

Fairchild仙童傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)基礎(chǔ)技術(shù)研究
本文研究了開發(fā)基于傳感器的測試測量系統(tǒng)的一般過程、所需要的技術(shù)與開發(fā)工具。對比了基于傳感器網(wǎng)絡(luò)與基于普通模擬傳感器的測試系統(tǒng)的不同特點(diǎn)，研究了普通模擬傳感器的配置管理，說明了IEEE 1451.4智能傳感器標(biāo)準(zhǔn)的自識別與自描述能力如何簡化普通模擬傳感器測試系統(tǒng)的配置管理；研究了傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)管理，指出傳感器網(wǎng)絡(luò)需要專門設(shè)計(jì)的應(yīng)用層協(xié)議，以及這種協(xié)議需要具有能夠自動(dòng)組網(wǎng)與自動(dòng)解析網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。 參考IEEE 1451系列標(biāo)準(zhǔn)，提出了一套輕量級的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層協(xié)議Agile-SN,易于理解與實(shí)現(xiàn)，具有節(jié)點(diǎn)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、支持任意的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議、支持任意的傳感器類型，具有高性能與高可擴(kuò)展性的特點(diǎn)。詳細(xì)描述了AgileSN協(xié)議的模型、工作過程與數(shù)據(jù)類型，對比了與IEEE 1451的異同，介紹了一種具體實(shí)現(xiàn)，并給出了一個(gè)以軟件模擬實(shí)現(xiàn)的AgileSN傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)例。 適應(yīng)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的自主智能特性，開發(fā)了一套靈活高效的即時(shí)可重構(gòu)虛擬儀器軟件平臺IsVIP,具有如下特點(diǎn)：1）采用開放的組件化體系結(jié)構(gòu)，用戶可以任意擴(kuò)展其功能，能夠支持任意的硬件平臺，包括傳感器網(wǎng)絡(luò)、DAQ、以及示波器、萬用表等各種測試儀器；或者通過控件實(shí)現(xiàn)任意的軟件功能。2）高度靈活的即時(shí)可重構(gòu)，能夠在運(yùn)行時(shí)修改虛擬儀器軟件系統(tǒng)的運(yùn)行邏輯與人機(jī)界面。3）采用數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)的工作方式，多條數(shù)據(jù)流能夠并行工作。4）支持高性能的流水線模式，能夠大幅度的提高應(yīng)用系統(tǒng)的吞吐率。 詳細(xì)研究了IsVIP的性能，特別針對步驟時(shí)間不等的流水線過程，深入研究了吞吐率和時(shí)延2個(gè)重要的性能指標(biāo)，理論分析、模擬驗(yàn)證和實(shí)際測試顯示，流水線模式能夠大幅度乃至成倍的提高吞吐率，能夠處理通常模式不能處理的高速數(shù)據(jù)處理請求；對于時(shí)延指標(biāo)，只有在數(shù)據(jù)處理請求超過峰值吞吐率以及瓶頸置后的情況下才會(huì)變壞，其它情況下與標(biāo)準(zhǔn)模式相同。 給出了利用IsVIP開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)的2個(gè)實(shí)例，通過簡單的鼠標(biāo)操作就能夠快速的開發(fā)測試系統(tǒng)。第1個(gè)實(shí)例是利用軟件仿真實(shí)現(xiàn)的AgileSN自主智能傳感器節(jié)點(diǎn)采集PC的性能參數(shù)；第2個(gè)實(shí)例利用IsVIP開發(fā)溫度測量系統(tǒng)，硬件系統(tǒng)為支持NI-DAQmx驅(qū)動(dòng)的DAQ設(shè)備和1款集成模擬溫度傳感器芯片。實(shí)例證明，IsVIP能夠作為一套通用易用的測試測量應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)平臺。

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