为了使不同接口的传感器能以统一的接口形式与节点通信模块（NCM）连接，我们在传感器和通信模块之间定义了传感器接口模块SIM（Sensor Interface Module）。它将不同接口形式（包括物理接口和协议）的传感器以统一的接口形式与NCM连接，同时还具有传感器的探测识别、访问应答、传感器管理任务的响应和在某些情况下对任务的初始化、响应和数据管理等功能。为了能正确的识别各种传感器型号和数据，我们以一个统一的数据表TEDS，将各种传感器的信息（传感器操作方式、触发方式、校正系数、功能性等）以统一的数据格式存储在SIM中, 方便NCM对传感器数据的识别和处理。
节点通信模块（NCM）是介于传感器和通信网络之间的微处理器和射频模块的组合，具有局部智能化功能，是网络通信的接口，也是传感器网络化的关键。传感器通过SIM连接到NCM，再通过NCM连接到通信网络。NCM不仅可以对来自SIM 的传感器的数据进行校正，而且还具有针对特定应用的数据处理和控制功能，最终按照特定的WSN通信协议（如IEEE802.15.4、ZigBee、私有协议等）将数据发送给主节点。
SIM与NCM之间的连接，我们采用UART(UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter, 通用异步收发器)取代TII。UART是节点MCU的标准配置,它的硬件简单，通信开销小，可以直接使用而不必像GPIO一样要另行定义。在NCM与SIM通信时，NCM将SIM看作一个外部存储单位，每次对SIM的访问都是通过地址访问进行的。因此，这就需要在SIM中建立一张地址表，里面的地址共分为两类。一类是通道地址，与SIM相连的一个传感器就对应一个通道地址。SIM最多支持255个通道地址，并且可扩展。另一类是功能地址，每个地址对应一种SIM的操作（见表2）。
SIM与NCM之间的通信协议：NCM向SIM发送一个命令帧（帧格式如图4所示），命令帧的内容主要包括通道地址和功能地址。SIM收到命令帧，读取其中的通道地址和功能地址，并对照地址表找到对应的通道传感器和通道命令，触发相应的传感器工作，并将传感器数据以数据帧的格式发送给NCM（帧格式如图4所示）。
图4 SIM与NCM之间命令/数据帧格式
备注：
功能标识为1表示帧类型为命令帧，传输方向为NCM到SIM。
功能标识为0表示帧类型为数据帧，传输方向为SIM到NCM。
3 结论 IEEE1451标准将智能传感器结构分成了NCAP和STIM两个部分，并且分别定义了每个模块的功能和接口，为智能传感器的模块化设计提供了可靠的依据。随着无线传感器网络的发展，本文结合无线传感器网络的特点，参考IEEE1451的相关规定，对无线传感器网络的传感器接口提出了自己的认识和理解，提出了一种适合于无线传感器网络的传感器接口模型，方便了无线传感器网络节点的设计和产业应用。
作者简介：张凌峰，上海大学通信与信息工程学院电子信息工程系，硕士研究生，上海 200072
武文权，杭州家和智能控制有限公司上海研发中心，博士，上海 200001
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本文关键字：传感器 无线 网络 接口 射频技术-RFID，通信技术 - 射频技术-RFID
