第六章 无线传感器网络操作系统

无线传感器网络技术及其应用第六章无线传感器网络操作系统6.16.2无线传感器网络操作系统概述TinyOS操作系统MantisOS操作系统6.36.46.5SOS操作系统无线传感器网络操作系统的主要技术挑战16.1无线传感器网络操作系统概述第六章无线传感器网络操作系统6.16.2无线传感器网络操作系统概述TinyOS操作系统MantisOS操作系统6.36.46.5SOS操作系统无线传感器网络操作系统的主要技术挑战16.2TinyOS操作系统26.2TinyOS操作系统6.2.1nesC语言基础6.2.2TinyOS的组件模型6.2.3TinyOS的通信模型6.2TinyOS操作系统6.2.4TinyOS1.0的安装与调试6.2.5TinyOS2.0的安装与调试6.2.6TinyOS的典型应用与分析6.2.1nesC语言基础1.简介2.接口（interface）3.组件（component）4.模块（module）5.配置（configuration）1.简介nesC是对C的扩展，它基于体现TinyOS的结构化概念和执行模型而设计。nesC在设计时强调组件化的编程思想，基本特性如下：①结构和内容的分离。②根据接口的设置说明组件功能。③组件通过接口彼此静态地相连。一个nesC程序的基本组成是组件，一个组件是一个*.nc文件。一个应用程序（app）一般有一个称为Main的组件（类似于C的main函数），它调用其他的组件以实现程序的功能。1.简介6.2.1nesC语言基础1.简介2.接口（interface）3.组件（component）4.模块（module）5.配置（configuration）nesC的接口有双向性：它们描述多功能的两个组件（供给者和使用者）之间的交互渠道。接口声明了两组函数，命令（command）和事件（event）。接口的提供者实现命令，而接口的使用者实现事件。一个组件可以使用或提供多个接口。2.接口（interface）接口由interface类型定义，interface语法定义如下：nesC-file:includes-listoptinterface……interface:interfaceidentifier{declaration-list}storage-class-specifier:alsooneofcommandeventasync2.接口（interface）可选的async关键字指出命令或事件能在一个中断处理程序（interfacehandler）中执行。声明列表必须由有command或event存储类（storageclass）的功能描述组成，通过包含列表，一个接口可选择的文件包括C文件。下面给出一个简单的接口定义例子：interfaceSendMsg{commandresult_tsend(uint16_taddress,uint8_tlength,TOS_MsgPtrmsg);eventresult_tsendDone(TOS_MsgPtrmsg,result_tsuccess);}2.接口（interface）一个事件sendDone接口SendMsg包括了一个命令send6.2.1nesC语言基础1.简介2.接口（interface）3.组件（component）4.模块（module）5.配置（configuration）任何一个nesC应用程序都是有一个或多个组件连接起来的。在nesC中有两种类型的组件，分别称为模块和配置。每个nesC应用程序都由一个顶级配置所描述，其内容就是将该应用程序所用到的所有组件连接起来，形成一个有机整体。3.组件（component）组件的语法定义如下：nesC-file:includes-listoptmoduleincludes-listoptconfiguration...module:moduleidentifierspecificationmodule-implementationconfiguration:configurationidentifierspecificationconfiguration-implementation3.组件（component）一个组件可以有两种作用域：一个规范（specification）作用域，属于C的全局作用域；一个实现（implementation）作用域，属于规范作用域。通过包含列表（includes-list），一个组件能可选择地包括C文件。组件名由标识符（identifier）定义。该标识符是全局性的，且属于组件和接口类型命名空间。规范（specification）列出了该组件所提供或使用的规范元素（接口实例、命令或事件）。specification:{uses-provides-list}uses-provides-list:uses-providesuses-provides-listuses-providesuses-provides:usesspecification-element-listprovidesspecification-element-listspecification-element-list:specification-element{specification-elements}specification-elements:specification-elementspecification-elementsspecification-element3.组件（component）一个组件规范可以有多个uses和provides指令。多个uses和provides指令的规范元素可以通过使用“{”和“}”符号在一个uses或provides命令中指定。组件规范也可以描述一个接口实例：specification-element:interfacerenamed-identifierparameters...renamed-identifier:identifieridentifierasidentifierinterface-parameters:[parameter-type-list]3.组件（component）接口实例声明的完整语法是interfaceXasY，明确地定义Y作为接口的名字。如果接口参数（interface-parameters）被省略，那么就声明了一个简单的接口实例。如果给出了接口参数，那么这就是一个参数化的接口实例。通过包含一个标准的C函数声明，命令或事件可以直接作为规范元素被包含：specification-element:declaration...storage-class-specifier:alsooneofcommandeventasync3.组件（component）如果declaration不是使用command或event存储类说明的函数声明就会产生编译时错误。如果没有指定接口参数，命令或事件就只能是简单的命令或简单的事件；如果指定了接口参数，则表示参数化命令或参数化事件。例如：commandvoidsend[uint8_tid](intx):direct-declarator:alsodirect-declaratorinterface-parameters(parameter-type-list)...3.组件（component）接口参数放在普通函数参数列表之前。注意，只在组件定义中的命令或事件才允许接口参数，而在接口类型里面不允许接口参数。下面是一个完整规范的示例：configurationGenericComm{provides{interfaceStdControlasControl;interfaceSendVarLenPacket;//该接口以当前消息序号作参数interfaceSendMsg[uint8_tid];interfaceReceiveMsg[uint8_tid];}uses{eventresult_tsendDone();//发送完成之后为组件作标记}}3.组件（component）配置GenericComm提供StdControl类型的简单的接口实例Control；提供SendVarLenPacket类型的简单接口实例SendVarLenPacket；提供了SendMsg和ReceiveMsg类型的参数化接口实例，参数实例分别称为SendMsg和ReceiveMsg。使用了sendDone事件。组件K的规范中提供的命令（或事件）F称为K所提供命令（或事件）F；组件K的规范中使用的命令（或事件）称为K所使用命令（或事件）F。3.组件（component）组件K提供的接口实例X中的命令F称为K所提供命令X.F；组件K使用的接口实例X中的命令F称为K所使用命令X.F；组件K提供的接口实例X中的事件F称为K所使用事件X.F；组件K使用的接口实例X中的事件F称为K所提供事件X.F（注意，由于接口的双向性引起的提供事件和使用事件的双向性）。6.2.1nesC语言基础1.简介2.接口（interface）3.组件（component）4.模块（module）5.配置（configuration）模块（module）使用C语言实现组件规范，模块定义如下：module-implementation:implementation{translation-unit}4.模块（module）这里translation-unit是一连串的C语言声明和定义。模块中的translation-unit的顶层声明属于模块的组件实现作用域。这些声明的范围可以是：任意的标准C语言的声明或定义，任务声明或定义，命令或事件的实现。（1）模块实现translation-unit必须实现模块的所有命令a或事件a。下面的C语言语法定义了这些命令和事件的实现：storage-class-specifier:alsooneofcommandeventasyncdeclaration-specifiers:alsodefaultdeclaration-specifiersdirect-declarator:alsoidentifier.identifierdirect-declaratorinterface-parameters(parameter-type-list)简单命令a或事件a的实现需要满足具有command或event存储类的C语言函数定义的语法。4.模块（module）如果在命令a或事件a的声明中包含了async关键字，那么在实现中必须包含async。下面是在模块中接口Send的Send命令实现SendMsg类型的示例：commandresult_tSend.send(uint16_taddress,uint8_tlength,TOS_MsgPtrmsg){...returnSUCCESS;}4.模块（module）具有接口参数P的参数命令a或事件a，需要满足具有command或event存储类的C语言函数定义的语法，这时函数的普通参数列表要以P作为前缀，并带上方括号。例如，下面是一个Send接口的Send[uint8_tid]命令实现SendMsg类型的示例：commandresult_tSend.send[uint8_tid](uint16_taddress,uint8_tlength,TOS_MsgPtrmsg){...returnSUCCESS;}4.模块（module）具有n个T1，...，Tn类型的接口参数的参数化命令a（或事件a）可以使用calla[e1，...，en](...)来调用。接口参数表达式ei必须匹配类型Ti；实际的接口参数值是映射到Ti。4.模块（module）调用命令和触发事件后，它们的执行是立即完成的，即call和signal与函数调用是相似的。4.模块（module）例如，在模块中使用Send接口的SendMsg类型的命令Send[uint8tid]：intx=...;call