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随着现场总线技术在工业现场中的广泛应用，各大生产厂商推出了支持不同总线的变送器设备。为了解决各生产厂商的变送器接口互不兼容的问题，电气与电子工程师协会（IEEE）提出了1451系列标准。IEEE1451标准簇规定了变送器统一的接口标准、软件构架及编写规范，使变送器具有即插即用、在线标定等特点。本文研究目的是研究和分析相关标准，探讨基于IEEE1451标准设计智能变送器的技术实现细节，并以远程环境监测为应用背景，利用IEEE1451.0、IEEE1451.1、IEEE1451.4和IEEE1451.5标准设计一个环境监测演示系统。系统硬件分为三部分，包括变送器接口模块（TIM, Transducer Interface Module）、无线变送器接口模块（WTIM, Wireless Transducer Interface Module）和网络适配器（NCAP, NetworkCapable Application Processor）模块。WTIM与NCAP模块微控制器采用ST公司的STM32F103系列芯片，TIM模块的存储器使用MAXIM生产的单总线EEPROM芯片DS2431。WTIM及NCAP之间采用IEEE1451.5标准支持的ZigBee协议通信。本系统采用TI公司所提供的ZigBee解决方案，包括CC2530芯片与Z-Stack2007协议栈。NCAP模块采用宏电公司的H7710DTU(Data Terminal Unit)设备利用GPRS网络与上位机通信，此外，NCAP还集成了CAN、以太网等标准网络通信接口。本系统的软件部分基于RT-Thread嵌入式实时操作系统设计，根据IEEE1451.1标准将变送器数据和软件组件抽象为对象，在实现中采用了面向对象C语言的编码方法，使软件具有很好的可移植性和可维护性。本文使用IEEE1451.4中定义的模板描述语言（TDL，Template DescriptionLanguage），编写了适合于环境监测系统的模板文件，并研究了其在嵌入式系统中的软件实现方法，在此基础上，实现了依据模板动态获得TEDS(Transducer ElectronicData Sheet)数据的方法。本文还对IEEE1451.0标准定义的多种物理通用配置命令集进行了研究，并依据标准设计实现了WTIM及NCAP主要的软件组件。最后，用Visual C++2010设计了上位机监控软件。实验结果表明，本系统具备了基于IEEE1451标准的智能变送器系统的基本特征和主要功能，整套智能变送器系统具有即插即用、在线标定等特点。