ГОСТ Р 56947-2016/ ISO/IEC/IEEE 21450:2010

Группа П85

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Информационные технологии

ИНТЕРФЕЙС ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ ДАТЧИКОВ И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

Общие функции, протоколы взаимодействия и форматы электронной таблицы данных преобразователя (ЭТДП)

Information technologies. Smart transducer interface for sensors and actuators. Common functions, communication protocols, and transducer electronic data Sheet (TEDS) formats

ОКС 35.040

Дата введения 2017-07-01

     

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Научно-исследовательским и испытательным центром биометрической техники Московского государственного технического университета имени Н.Э.Баумана (НИИЦ БТ МГТУ им.Н.Э.Баумана) на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4, при консультативной поддержке Ассоциации автоматической идентификации "ЮНИСКАН/ГС1 РУС"

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 355 "Технологии автоматической идентификации и сбора данных"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 7 июня 2016 г. N 533-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ISO/IEC/IEEE 21450:2010* "Информационные технологии. Интерфейс интеллектуального преобразователя для датчиков и исполнительных устройств. Общие функции, протоколы взаимодействия и форматы электронной таблицы данных преобразователя (ЭТДП)" (ISO/IEC/IEEE 21450:2010 "Information technology - Smart transducer interface for sensors and actuators - Common functions, communication protocols, and Transducer Electronic Data Sheet (TEDS) formats", IDT).

________________

     * Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 Некоторые элементы настоящего стандарта могут быть объектами патентных прав. Международная организация по стандартизации (ИСО), Международная электротехническая комиссия (МЭК) и Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (ИИЭР) не несут ответственности за установление подлинности каких-либо или всех таких патентных прав

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в годовом (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующие информация, уведомления и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Настоящий стандарт является основой для будущих стандартов комплекса ИИЭР 1451, использующих цифровые интерфейсы. Он также должен быть принят во внимание во время пересмотра существующих стандартов комплекса ИИЭР 1451 для обеспечения самой высокой степени совместимости между стандартами комплекса. Настоящий стандарт не распространяется на стандарт ИИЭР 1451.4-2004, в котором описаны только ограниченные по размеру ЭТДП и аналоговый интерфейс.

Взаимосвязи между настоящим стандартом и другими стандартами комплекса ИИЭР 1451 показаны на диаграмме ниже. Стандарты ИИЭР 1451.1-1999, ИИЭР 1451.2-1997 и ИИЭР 1451.3-2003 были завершены до начала разработки настоящего стандарта и не соответствуют настоящему стандарту, но будут соответствовать после пересмотра. Стандарт ИИЭР 1451.1 - приложение, которое в будущем будет согласовывать сеть пользователя с настоящим стандартом. Стандарты ИИЭР 1451.2 и ИИЭР 1451.3 также будут изменены для согласования с настоящим стандартом. Когда эти изменения будут внесены, функции преобразователя ИИЭР 1451 будут соответствовать описанным в данном стандарте, так же как и команды и ЭТДП. Стандарт ИИЭР 1451.5-2007, в котором используется любая беспроводная среда передачи данных из определенного набора, и стандарт ИИЭР P1451.6 были написаны в рамках функций, команд и ЭТДП, описанных в настоящем стандарте. Стандарт ИИЭР 1451.4 использует интерфейс аналогового сигнала и ЭТДП, которая отличается от ЭТДП, используемых другими стандартами комплекса. Данная ЭТДП может использоваться в качестве исходных данных для любых других стандартов комплекса, но она не подчиняется функциям, командам и ЭТДП, определенным в настоящем стандарте. Элементы в таблице на сером фоне не описаны ни в одном из стандартов комплекса ИИЭР 1451, но при этом они могут быть использованы.

Основная цель данного комплекса стандартов - позволить изготовителям разработать элементы системы, имеющие возможность взаимодействовать. Для достижения данной цели в комплексе стандартов ИИЭР 1451 части системы делятся на две основные категории устройств. Одна категория - это сетевой процессор приложений (СПП) (network capable application processor, NCAP), который функционирует в качестве шлюза между сетью пользователей и интерфейсными модулями преобразователей (ИМП) (transducer interface modules, TIM). СПП является устройством на базе процессора, имеющим два интерфейса. Физический интерфейс для сети пользователей не определен ни в одном стандарте комплекса стандартов. В стандарте ИИЭР 1451.1 приведена логическая объектная модель для данного интерфейса. Другие приложения также могут быть использованы по усмотрению изготовителя. Коммуникационный интерфейс между СПП и ИМП определен в остальных стандартах комплекса стандартов. Если СПП и ИМП разработаны различными изготовителями, и при этом оба соответствуют требованиям настоящего стандарта, то они должны взаимодействовать.

В настоящем стандарте описаны функции, которые должны выполняться посредством интерфейсного модуля преобразователя или ИМП. Для обеспечения высокого уровня адресации, не зависящего от протоколов среднего и низкого физического уровня, которые используются для осуществления связи, принимаются определенные меры резервирования. В связи с этим стандарт определяет общие характеристики для всех устройств, которые приводят в действие модули преобразователей. В нем описано время получения или обработки выборок данных, определены методы группировки выходных данных от нескольких преобразователей в пределах одного ИМП. Также определены общепринятые слова состояния (статусы).

Определен стандартный набор команд для облегчения настройки и контроля модулей преобразователей, а также для считывания и записи данных, используемых системой. Также предусмотрены команды для считывания и записи ЭТДП, в которых приводятся необходимые для использования модулей преобразователей операционные характеристики системы. В стандарт также включен метод добавления уникальных команд изготовителя.

Кроме того, в настоящем стандарте представлены форматы для ЭТДП и определены некоторые ЭТДП, четыре из которых являются обязательными, остальные - дополнительными. Некоторые ЭТДП предназначены для того, чтобы позволить пользователю задавать информацию и сохранять ее в ЭТДП.

Настоящий стандарт также определяет области, которые "открыты для изготовителей". Следует отметить, что любое использование этих областей может привести к нарушениям работы функции самонастройки plug&play ("включай и работай"), имеющейся у контроллеров и ИМП.

Замечания для пользователей

Опечатки

Опечатки, если таковые имеются, для настоящего и всех других стандартов доступны по следующему адресу: http://standards.ieee.org/reading/ieee/updates/errata/index.html. Пользователям рекомендуется периодически проверять данный ресурс на предмет наличия исправлений.

Пояснения

Текущие пояснения доступны по следующему адресу: http://standards.ieee.org/reading/ieee/interp/index.html.

Патенты

Следует обратить внимание на то, что некоторые элементы настоящего стандарта могут быть объектами патентных прав. При публикации настоящего стандарта не принимаются во внимание никакие положения относительно наличия или действия любых патентных прав, связанных со стандартом. ИИЭР не несет ответственности за установление подлинности каких-либо или всех таких патентных прав. Дополнительная информация может быть получена в Ассоциации стандартов ИИЭР.

     1 Общие положения

В настоящем стандарте введены понятия интерфейсного модуля преобразователя (ИМП) (transducer interface module, TIM) и сетевого процессора приложений (СПП) (network capable application processor, NCAP), связанных с помощью передающей среды, которая определена в другом стандарте комплекса ИИЭР 1451. ИМП - это модуль, который содержит интерфейс, обработку сигнала, аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразования и во многих случаях преобразователь. ИМП может представлять собой как один датчик или исполнительное устройство, так и блоки, состоящие из нескольких преобразователей (датчиков и исполнительных устройств). СПП - это совокупность аппаратного и программного обеспечения, которое выполняет функцию шлюза между модулями ИМП и пользовательской сетью или главным процессором. В другом стандарте комплекса определен интерфейс связи между СПП или главным процессором и одним или несколькими ИМП. В настоящем стандарте описаны три типа преобразователей: датчики, датчики событий и исполнительные устройства.

Преобразователь называется интеллектуальным, если ему присущи следующие признаки:

- он описан в машиночитаемой электронной таблице данных преобразователя (ЭТДП) (transducer electronic data sheet, TEDS);

- управление и данные, связанные с преобразователем, являются цифровыми;

- запуск, состояние и управление предоставляются для поддержания нормального функционирования преобразователя.

СПП или главный процессор управляет ИМП с помощью цифровой интерфейсной среды. СПП является посредником между ИМП и цифровой сетью более высокого уровня и может обеспечить локальный обмен информацией.

В настоящем стандарте определен прикладной программный интерфейс (API) для приложений, которые обеспечивают связь между сетью пользователей и уровнем ИИЭР 1451.0. Также с помощью API обеспечивается связь между уровнем ИИЭР 1451.0 и нижележащими физическими уровнями связи, которые обозначены в настоящем стандарте как ИИЭР 1451.Х. Такое определение API относится к системам, имеющим видимые интерфейсы. Для СПП и ИМП с единым набором аппаратного и программного обеспечения без учета отличительных особенностей отдельных интерфейсов ИИЭР 1451.0 и ИИЭР 1451.Х API не является обязательным до тех пор, пока сообщения на видимых интерфейсах подчиняются правилам остальной части настоящего стандарта. Задача таких API заключается в облегчении модульного принципа проектирования до такой степени, чтобы различные поставщики могли закладывать различные выполняемые функции и при этом иметь возможность простого интегрирования различных частей по "бесшовной" технологии.

В настоящем стандарте определены ИМП, которые могут быть подключены к системе и могут быть использованы без добавления специальных драйверов, профилей или других изменений в системе. Данный процесс аналогичен технологии plug&play ("включай и работай"). Основными компонентами, обеспечивающими данную технологию, являются ЭТДП и набор команд. ИМП могут быть добавлены или удалены из физического уровня ИИЭР 1451 путем не более чем мгновенного воздействия на данные, передаваемые по шине. Для обозначения этой функции используется термин "горячая замена".

Настоящий стандарт построен следующим образом.

В разделе 1 "Общие положения" описана область применения настоящего стандарта.

В разделе 2 "Нормативные ссылки" перечислены стандарты и документы, на которые имеются ссылки в настоящем стандарте.

В разделе 3 "Термины и определения, обозначения и сокращения" содержатся определения, которые либо не встречаются в других стандартах, либо были изменены для использования в целях настоящего стандарта.

В разделе 4 "Типы данных" определены типы данных, используемые в настоящем стандарте.

В разделе 5 "Функциональная спецификация интеллектуальных преобразователей" определены функции ИМП и каждого канала преобразователя, который он включает.

В разделе 6 "Структура сообщений" определены структуры сообщений, которые используются для инкапсуляции данных, передаваемых между СПП и модулями ИМП.

В разделе 7 "Команды" представлены синтаксис команд и ожидаемые ответы.

В разделе 8 "Спецификация ЭТДП" определены структура и содержание электронной таблицы данных преобразователя.

В разделе 9 "Введение в прикладной программный интерфейс (API) уровня ИИЭР 1451.0" приведены общие черты двух API.

В разделе 10 "API сервисов преобразователя" представлен API, который должен быть использован приложением для работы по настоящему стандарту.

В разделе 11 "API модульных связей" описан API, который должен использоваться настоящим стандартом для связи с модулями ИМП, использующими функции связи физического интерфейса, определенные в другом стандарте комплекса ИИЭР 1451.

В разделе 12 "Протокол HTTP" описан протокол, используемый для передачи информации в Интернет. Он является более простым по сравнению с протоколом, применяемым в настоящее время согласно ИИЭР 1451.1-1999.

В приложении А "Библиография" содержатся ссылки на дополнительную информацию о темах, упомянутых в настоящем стандарте.

В приложении B "Руководящие указания для интерфейса сервисов преобразователя" приведены примеры использования данного интерфейса для измерительных и управляющих приложений, которые взаимодействуют с уровнем ИИЭР 1451.0 с помощью интерфейса сервисов преобразователя.

В приложении C "Руководящие указания для интерфейса модульных связей" приведены дополнительные указания по логической связи между СПП и модулями ИМП или между модулями ИМП, использующими API модульных связей.

В приложении D "XML-схема для текстовых ЭТДП" приведены основные схемы для текстовых ЭТДП, определенных в настоящем стандарте.

В приложении E "Пример ЭТДП мета-идентификации" приведен пример возможной ЭТДП мета-идентификации.

В приложении F "Пример ЭТДП идентификации канала преобразователя" приведен пример возможной ЭТДП идентификации канала преобразователя.

В приложении G "Пример ЭТДП идентификации калибровки" приведен пример возможной ЭТДП идентификации калибровки.

В приложении H "Пример командной ЭТДП" приведен пример возможной командной ЭТДП.

В приложении I "Пример ЭТДП места нахождения и заголовка" приведен пример возможной ЭТДП места нахождения и заголовка.

В приложении J "Пример ЭТДП с расширенным набором единиц измерения" приведен пример возможной ЭТДП с расширенным набором единиц измерения.

В приложении K "Примеры физических единиц" приведена серия примеров представлений физических единиц, используя представление, определенное в настоящем стандарте.

В приложении L "Протоколы считывания и записи ЭТДП" описаны процессы, которые могут быть использованы для записи или считывания ЭТДП.

В приложении М "Конфигурации логических блоков триггера" показаны некоторые возможные логические конфигурации триггера, разрешенные настоящим стандартом.

В приложении N "Система обозначений для IDL" приведены рекомендации по использованию системы обозначений IDL в настоящем стандарте.

В приложении O "Реализация ЭТДП простого датчика" приведен пример простого датчика, реализующего использование структур, определенных в настоящем стандарте.

     1.1 Область применения

В настоящем стандарте разработан набор общих функций для комплекса ИИЭР 1451 стандартов интерфейса интеллектуальных преобразователей. Данный набор функций не зависит от физических сред передачи данных. Он включает в себя основные функции, необходимые для контроля и управления интеллектуальными преобразователями, общие протоколы передачи данных и форматы ЭТДП, независимые от среды связи. Это, в свою очередь, определяет набор независимых от конечной реализации API. В настоящем стандарте не рассматриваются вопросы обработки и преобразования сигнала, физическая среда и вопросы использования ЭТДП в приложениях.