基于TinyOS的无线传感器网络应用程序开发技术.pdf

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基于TinyoS的无线传感器网络应用程序开发技术木Unjv删锣，Zb蚰g幽ou45咖2，cbj硇)忡一一一《婶TechnologyofapplicationdeVelopingbasedTinyOSinwirelessnetwork宰ne啪rks．}、■ooppp嘲6前沿技术％Infb咖鲥蚰Engin∞一ng，Inf拥m6叩En西n哪噎ngMic”osystem-Ik}Illol哂船)刘营。于宏毅ped．ormnce彻dex姗ple2007年第26卷第3期传感器与微系统(Tra璐ducer(解放军信息工程大学信息工程学院。河南郑州45∞02)摘要：无线传感器网络因诸多优点引起社会各界的广泛关注，具有非常广阔的发展前景。TinyOs是针对无线传感器网络的特点设计的一种嵌入式操作系统。简要介绍了Tiny0S操作系统和nesC语言的特点，着重介绍了基于Tiny0S编写应用程序的基本步骤及技术要点，简要说明了仿真调试方法，给出了基于’Ijnyos的应用程序开发实例。关键词：嵌入式操作系统；应用程序开发；无线传感器网络中图分类号：’I罚11文献标识码：A文章编号：1000一9787(2007)03—0093一04onsensor(1砸妇tIltedevelopment蛐ddebug舀ngwords：embedded叩e珀tingO引言无线传感器网络以其获取信息精度高、布设灵活性强、可靠性高、经济性好等特点，日益引起社会各界的广泛关注。无线传感器网络产品具有非常广阔的市场前景，可以广泛的应用于环保产业、军事监控、工业控制、医疗卫生等领域。在无线传感器网络中，单个传感器节点内存、能量资源有限，处理器、通信设备速度低，又需要进行较复杂的任务调度与管理，系统需要一个微型化的操作系统。为此，ucBerkeley分校的研究人员设计了Tinyos操作系统。Tiny0S操作系统是目前无线传感器网络中应用较为广泛的操作系统。Tinyos操作系统采用的轻量级线程技术、两层调度方式、事件驱动模式、主动消息通信技术及组件化编程等有效地提高了传感器节点cPu的使用率，有助于省电操作并简化了应用的开发。Tinyos系统、库和基于Tinyos的应用基本上都是用nesc语言开发的。在Tinyos中采用nesc语言进行应用程序开发，有很多问题值得研究和讨论。本文从’rinyos操作系统和nesc语言的特点人手，介绍了基于TinyOs(注：笔者所用Tiny0S版本为TinyOs1．1)的应用程序的开发过程，并给出了开发实例。TinyoS和n始C语言简介TinyOs特点⋯1)轻量级线程技术及两层调度方式：TinyOS提供任务和硬件事件处理两级调度体系。轻量级线程(task，即Tiny一0s中的任务)比一般的线程更为简单，此种线程按照F'IF0的方式进行调度，轻量级线程之间不允许抢占；而硬件处理线程(在TinyOS中，称为硬件事件处理)，即中断处理线程可以打断用户的轻量级线程和低优先级的中断处理线程，对硬件中断进行快速响应；2)组件化编程：组件模型允许应用程序开发人员方便快捷地将独立组件组合到各层配置文件中，并在面向应用程序的顶层配置文件中完成应用的整体装配；3)事件驱动模式：Tiny0S整个系统是因事件驱动而运行的，如果没有事件发生，则系统进入休眠状态，从而达到节能的目的；LIUYing，YUHong—yiAbst船ct：Wireles8ne似orkh船attractedh鹊widedevel叩mentdesi印edopemtingme锄8simulati∞帅dis&plained，舳d收稿日期：2006一12—24·基金项目：国家自然科学基金资助项目(60472064)and93muchattentionforitsexceUentpmspects．Tiny0Sisembeddedsystemspeciallywireles8thelanguagenesCbrienyintroduced，thepr0Hces8keypointspresenteddetails，theprovided．Keygystem；pmgramdeveloping；wirele$snetwork8l1．1anare、
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一一～一nesC语言的几个要素口1Files＼UCB＼tinyos一1．1＼cygwin＼叩t、tinyos-1．x、tos、inte出ces、2．3应用程序开发要点传感器与微系统第26卷4)主动消息通信技术：主动消息通信技术是一种基于事件驱动的高性能并行通信方式。在主动消息通信方式中，每个消息都相应地维护一个应用层的处理器。当目标节点收到消息后，就会把该消息中的数据作为参数，并传递给应用层的处理器进行处理。nesc是一种适用于开发基于结构化组件应用的新型语