即使在萌芽階段，人們仍然認為在不久的將來數(shù)字傳感器對電子市場具有重要的推動作用。制作數(shù)字傳感器的接口以及支持用于數(shù)字傳感器網(wǎng)絡的形式多樣的通訊協(xié)議都是對技術工藝的巨大挑戰(zhàn)。傳感器的非均質特性和其操作條件的多樣化也對技術工藝提出了巨大的挑戰(zhàn)。目前在全世界有超過3000家傳感器制造商正在運作，Intechno 咨詢公司估計它們在2008年的總銷售額將會超過500億美元。
數(shù)字傳感器的新興標準
如今傳感器網(wǎng)絡使用多種技術來為不同的工業(yè)服務。用于傳感器網(wǎng)絡的各種專屬協(xié)議的數(shù)量激增。這就需要在傳感器網(wǎng)絡中引入綜合翻譯途徑，它是一個復雜而又昂貴的體系。因此人們需要更大程度的標準化。
工程任務組(The Internet Engineering Task Force-IETF)正在為以藍牙、Wi-Fi和802.15.4網(wǎng)等為基礎的無線傳感器網(wǎng)絡開列一個標準，以便能將傳感器節(jié)點連接到更寬廣的互聯(lián)網(wǎng)絡上。IETF的目標是在傳感器之間建立一種通訊方式，這種通訊方式不需要專屬的翻譯途徑。這項協(xié)議將在2009年6月制定出臺。由IEEE(電氣和電子工程師協(xié)會)的1451委員會制定的標準于上世紀90年代中期被引入，它為連接在網(wǎng)絡中的變換器 (傳感器和執(zhí)行器)之間提供了一個通用而且完全透明的界面。這個標準體系包含不同的子體系：IEEE P1451.0定義了物理層面的必備條件，通訊協(xié)議和基本功能;IEEE1451.1控制信息在網(wǎng)絡上的獲取和發(fā)送;IEEE1451.2處理有線網(wǎng)絡的界面事宜，與RS-233、ES-485和USB等標準兼容;IEEE1451.3啟動處在多分支網(wǎng)絡中的傳感器的運行;于2003年通過的IEEE P1451.4規(guī)定與數(shù)字傳感器相關的數(shù)據(jù)(像傳感器的類別、型號、操作參數(shù)以及位置等)必須能夠以電子數(shù)據(jù)表的格式從整合在傳感器中的EEPROM(電可擦除只讀存儲器)存儲器中讀取，這種數(shù)據(jù)表被稱為變換器電子數(shù)據(jù)表(TEDS-Transducer Electronic Data Sheet)。IEEE P1451.4標準極大地簡化了傳感器的布線以及更換故障傳感器的問題。它同時也免除了傳感器在設置和校準方面的人工干預，這種干預即費時又易出錯。這樣傳感器就成了即插即用的裝置。在美國國家儀器網(wǎng)站中有一個有效TEDS的數(shù)據(jù)庫，它包括了可以在IEEE P1451網(wǎng)絡中使用的各種老式的或沒有EEPROM的傳感器的專門資料。IEEE 1451.5標準仍在審核階段，它規(guī)定的是將TEDS連接到無線網(wǎng)絡中的必要條件，如與802.11、藍牙或ZigBee等的連接。最近又提出了IEEE 1451.6標準議案，它定義TEDS和CAN總線的接口。
圖1 IEEE P1451標準的制定為連接在網(wǎng)絡上的變換器(傳感器和執(zhí)行器)之間提供了一個通用且完全透明的界面。
無線數(shù)字傳感器
幾十億的有線傳感器被廣泛地用于電子系統(tǒng)中，從簡單的熱電偶到更復雜的專用系統(tǒng)。它們被用于測量和監(jiān)控物理參數(shù)。許多工程師正在考慮改用無線傳感器，因為它們具有一些顯著的優(yōu)點，價格低廉、適應性好，即使在不良環(huán)境中也易于安裝和使用。根據(jù)市場分析機構Cahners Instat的估計，到2010年，將有超過1600億個無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點被賣出。
傳感器的無線網(wǎng)絡將在一定區(qū)域內分布的各種傳感器連接在一起并結合智能電路進行信號處理和數(shù)據(jù)傳輸。其可能的應用領域包括軍事、環(huán)境及道路交通的監(jiān)控、安全與警戒、家庭與工業(yè)自動化、醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)和汽車。在工業(yè)環(huán)境中，建立一個傳感器網(wǎng)絡的費用有80%花在布線上，而且建立這樣一個網(wǎng)絡有時是不現(xiàn)實甚至是不可能的。在汽車方面，傳感器的一個重要應用是用于遙控開鎖系統(tǒng)(RKE-Remote Keyless Entry Systems)，以無線代替了CAN總線，這樣做大大節(jié)省了成本及空間，去除了昂貴而粗大的電纜。根據(jù)Cahners Instat最近的預測，到2010年將有超過1600億個傳感器網(wǎng)絡節(jié)點被賣出;而且建立包含一萬至十萬個傳感器節(jié)點的網(wǎng)絡也是非?？赡艿氖?。這樣，可測量性成為了一個非常關鍵的因素。此外，傳感器必須可以現(xiàn)場編程和自行設置;網(wǎng)絡必須能夠在有一個或多個故障傳感器存在的情況下正常運行。另一個關鍵參數(shù)是能耗，因為無線傳感器也可能被設置在偏遠地區(qū)。在無線傳感器網(wǎng)絡方面，一個非常有前途的無線技術是ZigBee，它是按照IEEE 802.15.4標準研發(fā)的，能確保低能耗和低成本。ZigBee 聯(lián)盟的發(fā)起公司有華為、Ember、Freescale、Philips、STMicroelectronics、Texas Instruments、Samsung 和Siemens。West Technology，一個定向于無線電技術市場調查的公司預測，利用ZigBee 技術制作的符合IEEE 802.15.4標準的傳感器芯片組的銷售量將從今年的3100萬組上升至2012年的31200萬組，其增長為稍高于100%的復合比。其他應用于無線傳感器網(wǎng)絡的無線技術還有由Cypress Semiconductor推出的無線-USB;以及z-Wave，一種由Zensys公司研發(fā)的技術，有超過160家公司組成了一個z-Wave 聯(lián)盟來共同推廣這一技術。
