引 言
    在现实生活中，对一个大型的被测对象进行各种状态的监控，往往需要使用许多传感器来构建一个庞大的测控系统。例如，用户在飞机的不同位置安装不同的传感器用于实时监视飞机的各种运行状态，从而确保飞机能够安全运行。若构建这样的测控系统，从设计者的角度来讲，由于使用的传感器种类多、数量大，而不同种类的传感器需要提供相应的总线进行数据传输，这就不可能使用单一的数据总线来构成整个系统，必然花费大量的设计时间和费用。另外，从保障维护的角度来讲，由于采用多种总线技术，使得传感器针对不同总线在兼容性和互换性等方面也存在着很多问题。
    IEEE 1451．1实现模型如图1所示。
    IEEEl451标准的主要思想是，使传感器能够独立于各种不同的总线网络，在实现方式上使用一种通用的传感器接口标准，用于解决传感器与各种网络相互不兼容的问题。本文以IEEEl451标准族中的IEEEl451．2为主要研究对象，在对该标准进行简单介绍后，重点阐述基于该标准设计智能变送器模块的总体过程，为解决上述问题提供一种有效的解决方案。

1 lEEEl451．2标准介绍
    从IEEEl451．2标准开始，传感器被划分为变送器模块和网络适配器模块两部分，两模块在接口形式上为IEEEl451．1实现模型(见图1)提供了具体的研究示例。IEEEl451．2标准规定了一个连接传感器到微处理器的数字接口，并对变送器电子数据表格TEDS(TransducerElectronic Datasheet)及其数据格式进行了详细描述；通过提供一个连接智能变送器模块和网络适配器模块的10线标准接口TII，实现传感器在多种网络中的“即插即用”，从而体现出其“独立”和“兼容”的特点。值得注意的是，该标准并没有对信号调理和信号转换部分进行规定，这样使得传感器制造商可以继续使用自己原本的生产技术，保持各自在该行业中的竞争力。图2为IEEEl451．2智能变送器模块的功能框图。

2 智能变送器模块的硬件设计
    TI公司生产的16位单片机MSP430F149作为智能变送器(STIM)的微控制器，外围电路主要包括A／D接口、TII接口、RS一232串行通信接口以及基于I2C总线协议的EEPROM存储器。图3为硬件设计的基本框架。图中传感器模块独立于STIM模块，二者通过A／D接口相连接。虚线部分为网络适配器模块，这里不对网络适配器模块的相关内容进行介绍。

2．1 TII接口的设计
    TII接口(Transducer Independent Interface)用于连接NCAP与STIM，是一种点对点、短距离时钟同步的标准接口。该接口主要基于SPI(Setial Peripheral Interface)协议，并在该协议的基础上通过扩展功能实现10线智能变送器独立接口。本设计根据IEEEl451．2标准中对TII接口的定义，利用MSP430F149中的同步串行接口与外围I／O中断接口来设计实现这一过程，其引脚分配与功能定义如表1所列。

2．2 变送器电子数据表格(TEDS)的设计
    TEDS作为IEEEl451标准族中不可缺少的重要部分，是使传感器具有一定的“自觉”能力，实现传感器“即插即用”功能的关键。在IEEEl451．2标准中，TEDS按照信息功能被划分为基本TEDS、IEEE标准TEDS和自定义TEDS三部分。其中，基本TEDS主要包含传感器的制造商、型号和序列号等必要的识别信息；IEEE标准TEDS主要描述了传感器特有的“数据表”信息，如测量范围、电气输出范围、灵敏度、功率要求以及校准数据等；自定义TEDS可以存放如传感器位置信息、附加维修信息或其他驻留在传感器内的自定义信息，具体定义如表2所列。本设计采用Atmel公司生产的基于I2C协议的24C02B串行EEPROM存储器芯片存储TEDS，并利用MSP430F149单片机的P3．2和P3．3引脚模拟I2C协议，实现对TEDS的读写功能。

2．3 A／D接口和串口通信模块的设计