智能儀器是計算機技術(shù)與測試技術(shù)相結合的產(chǎn)物，儀器內部帶有處理能力很強的智能軟件

。儀器儀表已不再是簡(jiǎn)單的硬件實(shí)體，而是硬件、軟件相結合。近年來(lái)，智能儀器已開(kāi)始

從較為成熟的數據處理向知識處理發(fā)展，使其功能向更高層次發(fā)展。
      網(wǎng)絡(luò )化儀器是電工電子、計算機硬件軟件以及網(wǎng)絡(luò )、通信等多方面技術(shù)的有機組合

體，結構比較復雜，多采用體系結構來(lái)表示其總體框架和系統特點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò )化儀器的體系結

構，包括基本網(wǎng)絡(luò )系統硬件、應用軟件和各種協(xié)議。
      硬件層主要指遠端傳感器信號采集單元，包括微處理器系統、信號采集系統、硬件

協(xié)議轉換和數據流傳輸控制系統。硬件層功能的實(shí)現得益于嵌入式系統的技術(shù)進(jìn)步和近年

來(lái)大規模集成電路技術(shù)的發(fā)展，硬件協(xié)議轉換和數據流傳輸控制依靠FPGA/CPLD實(shí)現。
      另一個(gè)邏輯層是嵌入式操作系統內核，該層主要功能是提供一個(gè)控制信號采集和數

據流傳輸的平臺。該平臺的前端模塊單元的主要資源有處理器、存儲器、信號采集單元和

信息；主要功能是合理分配、控制處理器，控制信號的采集單元以使其正常工作，并保證

數據流的有效傳輸。該邏輯層主要由鏈路層、網(wǎng)絡(luò )層、傳輸層和接口等組成。根據應用的

不同，本層的具體實(shí)現方式可能不同，且可在一定程序上簡(jiǎn)化。
      Internet或以太網(wǎng)通信的硬件設計方案有兩個(gè)。
      (1) 以CPU作為控制器，使用C語(yǔ)言編程實(shí)現TCP/IP通信。優(yōu)點(diǎn)是：CPU的處

理能力較強，便于實(shí)現測試儀器的其它功能。缺點(diǎn)是成本略高，硬件略復雜。
      (2) 使用51系列單片機作為控制器的CPU，不采用嵌入式操作系統，直接使用C51編

程，實(shí)現數據鏈路層協(xié)議和TCP/IP協(xié)議。優(yōu)點(diǎn)是硬件比較簡(jiǎn)單，價(jià)格低。缺點(diǎn)是軟件工作

量大，難度也大。以單片機為核心、采用RTL8019以太網(wǎng)接口芯片為網(wǎng)絡(luò )儀器接口所組成的

網(wǎng)絡(luò )化儀器的基本結構。
      系統進(jìn)行初始化操作，主要是對網(wǎng)絡(luò )接口芯片進(jìn)行配置。配置完后，系統處于等待

狀態(tài)，直到客戶(hù)方有數據發(fā)送過(guò)來(lái)。數據的接收是通過(guò)網(wǎng)絡(luò )接口芯片實(shí)現的，它能夠對網(wǎng)

絡(luò )上的物理幀進(jìn)行包過(guò)濾。當一個(gè)以太點(diǎn)的信息幀被發(fā)送到共享的信號信道或介質(zhì)時(shí)

，所有與信道相連的以太網(wǎng)接口都讀入該幀，并且查看該幀的*個(gè)48bit地址字段，其中

包含有目的地址。各個(gè)接口把幀的目的地址與自己的48bit地址進(jìn)行比較。如果該地址與幀

的目的地址相同，則該以太點(diǎn)將繼續讀入整個(gè)幀，并將它送給計算機正在運行的上層

網(wǎng)絡(luò )軟件。上層網(wǎng)絡(luò )軟件讀入幀的類(lèi)型字段，判斷這個(gè)信息幀是ARP包還是IP包，然后再交

給不同的協(xié)議棧處理。當其他的網(wǎng)絡(luò )接口發(fā)現目的地址與它們的地址不同時(shí)，就會(huì )停止讀

入該幀。
      發(fā)送數據時(shí)，將待發(fā)送的數據按幀格式封裝，通過(guò)遠程DMA通道送到RTL8019AS中的

發(fā)送緩沖區，然后發(fā)出傳送命令，完成幀的發(fā)送。需要設置以太網(wǎng)目的地址、以太網(wǎng)源地

址、協(xié)議類(lèi)型，再按所設置的協(xié)議類(lèi)型來(lái)設置數據段。之后啟動(dòng)遠程DMA，數據寫(xiě)入

RTL8019AS的RAM，再啟動(dòng)本地DMA，將數據發(fā)送到網(wǎng)上。RTL8019AS無(wú)法將數據包通過(guò)DMA通

道一次存入FIFO，則在構成一個(gè)新的數據包之前必須先等待前一數據包發(fā)送完成。為提高

發(fā)送效率，設計將12頁(yè)的發(fā)送緩存區分為兩個(gè)6頁(yè)的發(fā)送緩沖區，一個(gè)用于數據包發(fā)送，另

一個(gè)用于構造端的數據包，交替使用。
      “網(wǎng)絡(luò )就是儀器”的概念，確切的概述了儀器的網(wǎng)絡(luò )化發(fā)展趨勢。以PC機和工作站

為基礎，通過(guò)組建網(wǎng)絡(luò )來(lái)構成實(shí)用的測控系統，提高生產(chǎn)效率和共享信息資源，已成為現

代儀器儀表發(fā)展的方向。某種意義上計算機和現代儀器儀表已相互包容，計算機網(wǎng)絡(luò )就是

通用的儀器網(wǎng)絡(luò )。如果在測控系統中由更多不同類(lèi)型的智能設備也像計算機和工作站一樣

成為網(wǎng)絡(luò )的節點(diǎn)聯(lián)入網(wǎng)絡(luò )，它們充分利用目前已比較成熟的Internet網(wǎng)絡(luò )的設備，則將不

僅能實(shí)現更多資源的共享、降低組建系統的費用，還可提高測控系統的功能，并拓展其應

用的范圍。