基于TinyOS的嵌入式無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

　　3 嵌入式操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可看作一個(gè)微型的嵌入式平臺(tái)。現(xiàn)有的嵌入式操作系統(tǒng)大多是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，很少考慮能源供應(yīng)，而且占用空間很大。由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處理能力、電源及存儲(chǔ)能力有限，采用 TinyOS嵌入式系統(tǒng)，并引入輕線程、主動(dòng)消息、事件驅(qū)動(dòng)和組件化編程。TinyOS是一種專門為嵌入式操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基于組件的操作系統(tǒng)，由nesC 語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，主要應(yīng)用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。TinyOS根據(jù)嵌入應(yīng)用可以輕易增減控制執(zhí)行的功能，而且編譯器可避免數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)的現(xiàn)象，可節(jié)省硬件資源，并能執(zhí)行多個(gè)快速響應(yīng)的控制操作。

　　3．1 組件

　　TinyOS操作系統(tǒng)一般由Main組件(初始化硬件并執(zhí)行調(diào)度程序)、應(yīng)用組件(實(shí)現(xiàn)具體應(yīng)用功能)、系統(tǒng)組件(為應(yīng)用層組件提供服務(wù))、HPL(硬件描述層)構(gòu)成。這種體系結(jié)構(gòu)使得TinyOS非常方便用戶使用，增加了操作系統(tǒng)的移植性和軟件的復(fù)用性。

　　3．2 接口

　　這里的接口是一個(gè)雙向通道，它具有的功能和事件通知能力是雙向的，向調(diào)用者提供命令和實(shí)現(xiàn)命令者進(jìn)行事件通告。代碼如下：

　　TinyOS應(yīng)用程序還要使用testSM，GenericComm等組件實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的邏輯功能。test5M提供接口的命令，并實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)用接口事件的響應(yīng)；GenericComm通過(guò)調(diào)用其他組件實(shí)現(xiàn)從消息包到主動(dòng)消息、位級(jí)數(shù)據(jù)傳送到無(wú)線電收發(fā)模塊的功能。為了能將TinyOS移植到節(jié)點(diǎn)平臺(tái)上，需要根據(jù)節(jié)點(diǎn)平臺(tái)設(shè)計(jì)修改TinyOS中的初始化代碼，編寫自己的BSP程序，達(dá)到移植操作系統(tǒng)的目的。

　　GenericComm提供了256個(gè)消息收發(fā)接口，采用CSMA／AD的MAC協(xié)議，消息到達(dá)組件test5M中，receive事件就會(huì)立刻調(diào)用。因此在這個(gè)事件中實(shí)現(xiàn)不同消息的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)通信雙方的握手：

　　4 結(jié) 語(yǔ)

　　在分析無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)以超低功耗單片機(jī)MSP430為核心，并結(jié)合了無(wú)線收發(fā)模塊nRF24E1的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)采用TinyOS操作系統(tǒng)，從硬件、軟件等方面對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn):

[1].MSP430datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/MSP430_490166.html.
[2].nRF24E1datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/nRF24E1_1085635.html.
[3].nRF2401datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/nRF2401_521030.html.