专利名称：传感器自适应无缝接入Internet的方法
技术领域：
本发明应用于计算机网络外围设备领域，具体地说，本发明涉及一种使各类传感器自适应无缝接入Internet的方法。
背景技术：
在工业自动化领域，存在着大量的仪表和设备，采集来自工业现场的压力、流量、位移、温度等物理量，这些物理量通过各种传感器如温度传感器、压力传感器以及位移传感器等等，转换成电信号，进行处理后通过数字接口传送到上位设备中去。由此产生了多种现场总线形式，如Profibus、CAN以及FF(Foundation Fieldbus)等等。这些总线形式已经被广泛运用于现场总线控制系统，构成传输各类传感器信息的数字式、双向、多分支结构的通讯网络。
由于现场总线形式的繁多，传输信息的方式不一样，所以它们之间是不可以互相连接的。而Internet至诞生以来，就以其可以连接位于任何地方的任何形式终端的优点牢牢占据了人类的生活。将传感器采集的各类信息数字化后传输到Internet上，使工作人员在任何能连上Internet的终端上都能查看现场的状况。但由于传感器的类型繁多，其输入输出量、量程等参数都不相同，因此在对传感器的数据进行量化时，操作复杂。本发明就是介绍了一种使各类传感器自适应地接入到Internet的方法。
发明内容
本应用的目的在于提供一种使各类传感器自适应地接入到Internet的方法，确保将各类传统传感器的数据传输到Internet上，并通过动态网页提交传感器信息，进而可对不同的传感器进行不同的量化处理以实现传感器的自适应功能。
本发明提供的一种传感器自适应无缝接入Internet的方法，在NetBox网络开发平台上实现，其处理步骤为(1)首先读取预存在存储介质中的默认参数设置，参数包括IP地址、子网掩码、网关地址、传感器的输入输出量类型以及传感器的量程，并可在线修改传感器的输入输出量类型以及传感器的量程，使之与使用的传感器相匹配；(2)将传感器的输出信号通过模数转换后送入微控制器处理；(3)微控制器接收来自传感器或Internet的任务，包括中断、显示、数据处理、网页服务器，并按照规定的优先级进行处理。其中，中断子任务的处理步骤为首先屏蔽中断，接着读取最新的模数转换数据并进行计数，如计数未满，就直接进入下一步启动下一次模数转换并开中断；如计数已满，就发送一个数据已采集的消息，并清零计数值，再进入下一步启动下一次模数转换并开中断；显示子任务的处理步骤为等待数据处理完毕的消息，当消息到来时，显示该消息的内容，否则继续等待；数据处理子任务的处理步骤为首先启动一次数据转换，接着等待一个数据已采集的消息；当消息到来时，对已采集的数据进行滤波、量化处理，并发送数据已处理好的消息和网络数据已就绪的消息，如果消息未到，则继续等待；网页服务器子任务的处理步骤为首先完成网页服务器设置，接着等待网络数据已就绪的消息，如消息已到，则响应网络请求，否则继续等待；(4)重复步骤(3)，直至任务全部完成。
上述步骤(3)中还可包括Ftp服务器子任务，其处理步骤为首先完成Ftp服务器设置，接着等待数据已处理好的消息，如消息已到，就响应网络请求，否则继续等待。
本发明主要是基于嵌入式TCP/IP协议将各类传感器接入到Internet。TCP/IP协议采用的不是OSI标准定义的七层结构，而是只有三层结构，即应用层、运输层和网际层。网际层负责为互联网上的不同主机提供通讯，主要运用了IP协议。运输层是负责主机中两个进程之间的通讯，主要运用了TCP协议。应用层直接为用户的应用进程提供服务。对于嵌入式TCP/IP协议，则是对整个TCP/IP协议族进行精简，以适用资源紧张的环境。具体而言，本发明具有以下技术效果(1)使连接在此装置上的传感器成为Internet上的一个真实节点。各种现场信号均可在网上实时发布和共享，任何网络授权用户均可通过浏览器进行实时浏览，并可在整个网络上的任何位置根据实际使用情况对传感器进行在线控制、编程和组态等，为实现传感器的智能功能和进行远程操作开辟了新的途径。
(2)对不同种传感器，采用了网上提交传感器参数信息来在线修改程序中的量化参数，正确对不同种类传感器数据进行量化处理。
总之，采用本方法，可实现多种传感器自适应地无缝连接到Internet上去，使现场数据传输地更快、更准和更远。
图1为本发明实施例的主程序框图；图2子程序运行过程图，图中I—中断，A—数据处理子任务，B—显示子任务，C—网页服务器运行子任务，D FTP服务器运行子任务；图3为动态网页提交传感器量化参数和显示现场数据的过程示意图；图4为本应用实施例的硬件结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
程序用C语言编制，具体功能和实现方法如下在图1中，主程序首先读取预存在电子盘中的默认参数数据并按照参数数据初始化IP网络接口和默认的传感器类型数据；参数数据至少包括IP地址、子网掩码、网关地址、传感器的输入输出量类型以及传感器的量程，也可以包括传感器的生产信息等。
接着主程序开始分配子任务，本程序分配了多个子任务，包括显示子程序、数据处理子程序、网页服务器运行子程序和FTP(File TransferProtocol)运行子程序。按各子任务的轻重缓急和处理时间，赋给各子任务一个优先级，其中数据处理子程序优先级最高，显示子程序次之，网页服务器运行子程序再次之，FTP运行子程序优先级最低。每个子程序的运行处理时间可采用如下方法估计分别在程序的运行前和运行后输出即时时刻时间，用后者将去时刻时间减去前者时刻时间就能估计出此子任务处理时间。
显示子程序主要显示一些必要的提示信息。数据处理子程序包括对传感器采集数据的滤波和量化处理，而量化参数是来自于网页服务器发布的动态网页提交的参数数据。网页服务器运行子程序主要用来发布动态网页，通过动态网页，在任何了能连上Internet的终端前都可查看现场数据，并随时在线修改传感器的量化参数。FTP运行子程序是作为FTP服务器运行的，任何终端可通过登陆此FTP服务器，下载已被保存为文件形式的现场数据。
中断程序在本程序中不是作为一个子任务存在的，因为应用子任务是并行的由操作系统同步调度，而中断处理则是异步地执行的，且不受操作系统的调度。
各子任务包括与中断程序间是可通过邮箱形式传递消息和数据的。
图2显示了各个子任务的运行过程图。由于子任务的运行时间和优先级的不同，每个子任务的运行过程是不同的。子任务A只被中断程序中断，待中断程序完成后，子任务A接着运行直至完成。子任务B能被优先级高的子任务A中断，同时也被中断程序中断，只到子任务A和中断都完成时，子任务B才接着运行。同理，子任务C能被优先级高的子任务B和A以及中断程序中断，子任务D则能被子任务C、B和A以及中断程序中断。
图3显示的是动态网页提交传感器量化参数和显示现场数据的过程。动态网页发布在网络上后，其它连接在网络上的终端可通过网页浏览器访问此网页。访问者可通过此动态网页提交一张传感器量化参数表单，CGI函数响应此提交过程，并将参数记录下来，修正原先的量化参数，再传递给数据处理子程序。访问者还可随时查看现场数据，数据处理子程序将数据传给CGI函数，再由CGI函数传递到动态网页上刷新显示。
硬件的连接方法如下
图4为本应用实施例的硬件结构示意图。图中主要包括微控制器通过内部总线连接以太网络控制芯片和非易失性存储器电子盘相连，又从以态网控制芯片引出标准的RJ45接口，同时从内部总线引出一个扩展总线接口，这几部分是用NetBox网络开发平台实现的。数据采集转换电路通过扩展总线接口把传感器的输出信号数字化处理后传送给微控制器。具体介绍如下(1)微控制器采用的是Intel公司的嵌入式处理芯片386EX，功能较一般51系列单片机的功能强大，但功耗较小。
(2)以网控制芯片以太网控制芯片负责完成网络传输的物理层协议，如ARP和RARP即地址解析协议和逆地址解析协议。采用的是RTL8019芯片，它完全支持全双工通讯，具有即插即用功能，完全适用于EthernetII和IEEE802.3 10Base5，10Base2，10BaseT。
(3)电子盘一种非易失性存储器，可用Flash盘代用，本应用实例采用的电子盘大小为4MB，用来存储操作系统、程序文件和记录文件等等。
(4)RJ45接口指的是由IEC(60)603-7标准化，使用由国际性的接插件标准定义的8个位置(8针)的模块化插孔或者插头，这里使用的是插孔，用来连接符合10BaseT的双绞线。
(5)扩展总线接口是直接从微控制器的内部总线中引出的，包括10根地址线，8根数据线和8根控制线。
(6)数据采集转换电路主要是将传感器的输出模拟信号转化为数字信号。采用分辨率较高的AD转换器即可，如AD574A，具有12位转换精度，最大转换时间为35μs。
上述叙述给出了本应用的一个实施例，本应用并不限于这些细节。本领域的技术人员可根据本应用给出的方法和步骤进行适当的修改。
权利要求
1.一种传感器自适应无缝接入Internet的方法，在NetBox网络开发平台上实现，其处理步骤为(1)首先读取预存在存储介质中的默认参数设置，参数包括IP地址、子网掩码、网关地址、传感器的输入输出量类型以及传感器的量程，并在线修改传感器的输入输出量类型以及传感器的量程，使之与使用的传感器相匹配；(2)将传感器的输出信号通过模数转换后送入微控制器处理；(3)微控制器接收来自传感器或Internet的任务，包括中断、显示、数据处理、网页服务器；并按照规定的优先级进行处理；其中，中断子任务的处理步骤为首先屏蔽中断，接着读取最新的模数转换数据并进行计数，如计数未满，就直接进入下一步启动下一次模数转换并开中断；如计数已满，就发送一个数据已采集的消息，并清零计数值，再进入下一步启动下一次模数转换并开中断；显示子任务的处理步骤为等待数据处理完毕的消息，当消息到来时，显示该消息的内容，否则继续等待；数据处理子任务的处理步骤为首先启动一次数据转换，接着等待一个数据已采集的消息；当消息到来时，对已采集的数据进行滤波、量化处理，并发送数据已处理好的消息和网络数据已就绪的消息，如果消息未到，则继续等待；网页服务器子任务的处理步骤为首先完成网页服务器设置，接着等待网络数据已就绪的消息，如消息已到，则响应网络请求，否则继续等待；(4)重复步骤(3)，直至任务全部完成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(3)中还包括Ftp服务器子任务，其处理步骤为首先完成Ftp服务器设置，接着等待数据已处理好的消息，如消息已到，就响应网络请求，否则继续等待。
全文摘要
本发明公开了一种传感器自适应无缝接入Internet的方法，在Net Box网络开发平台上实现，首先读取预存在存储介质中的默认参数设置，并在线修改传感器的输入输出量类型以及传感器的量程；再将传感器的输出信号通过模数转换后送入微控制器处理；微控制器接收来自传感器或Internet的任务，包括中断、显示、数据处理、网页服务器，并按照规定的优先级进行处理，还可包括Ftp服务器子任务。本发明为三层结构，网际层负责为互联网上的不同主机提供通讯，主要运用了IP协议。运输层是负责主机中两个进程之间的通讯，主要运用了TCP协议。应用层直接为用户的应用进程提供服务。对于嵌入式TCP/IP协议，则是对整个TCP/IP协议族进行精简，以适用资源紧张的环境。
文档编号G06F9/46GK1561065SQ20041001281
公开日2005年1月5日 申请日期2004年3月4日 优先权日2004年3月4日
发明者张冈, 陈幼平, 周祖德, 朱涛, 余文勇, 谢经明, 艾武, 张 冈 申请人:华中科技大学