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TinyOS和NesC语言简介

作者:代写论文  来源:星论文网  发布时间:2010-12-09 22:34:54

1TinyOS概述
TinyOS操作系统是源于伯克利分校,研究人员设计该系统是专门针对于传感器网络特点。TinyOS应用软件具有模块化高效率和构造容易的特点,因为它的组件模型是经过特殊设计的,且执行方式是基于时间的高效模式。在TinyOS中, 对于组件以及组件之间的事件/命令接口,应用程序开发人员是通过NesC语言来表达。组件分为配置文件和模块, 模块是用来具体实现逻辑功能的,而配置文件是以其接口的连接实现来构建程序的流程的。一组命令和一个事件组成一个模块,而命令和事件也成为该模块的接口。通常,该系统自下而上的树状结构可描述为,硬件直接和最底层的组件交互,底层组件向上报告事件的发生,上层组件收到信号并向下发送指令。
2TinyOS环境介绍
(1) Cygwin
Cygwin是一个linux模拟环境,运行在windows平台上,在TinyOS中,Cygwin是一个像虚拟机一样的开源软件,是在windows上的一个平台,用以运行linux程序。通过在Cygwin环境下输入命令,从而实现TinyOS程序的编译、连接TinyOS中的模拟器Tossim和图形化显示界面Tinyviz,以此来运行程序和显示结果。
(2) Tossim
Tossim是一个模拟器,该模拟器支持基于TinyOS的应用在PC机上的运行。在TinyOS系统中,对程序进行测试并不需要下载程序到真实的Mote节点上,而是由Tossim直接将NesC代码编译为在PC环境下可以运行的文件。Tossim模拟器能够调试运行时输出的信息,用户可以从不同的角度观察和分析程序的运行的过程。
(3) TinyViz
TinyViz是Tossim模拟器提供的用户界面,它能显示仿真的情况。通过TinyViz的可视化窗口,用户可以在TinyOS应用程序运行中方便地进行可视化的操控,包括查看变量、设置断点、跟踪执行情况和设置网络属性等。所以,TinyViz是TinyOS的一个图形调试接口,能与TinyOS实现交互。
3TinyOS特点
TinyOS的特点主要有以下四个方面:
1.主动消息通信技术
在主动消息通信方式中,一个应用层的处理器由一个消息进行相应的维护。消息到达目标节点时,该消息中的数据会被作为参数,传递给应用层的处理器。可见,主动消息通信技术是一种高性能的事件驱动模式的并行通信方式。
2.事件驱动模式
TinyOS是个节能的系统,因为它的运行取决于事件的发生,如果没有事件的驱动,TinyOS将会进入休眠。
3.轻量级线程技术及两层调度方式
轻量级线程,也就是所谓的任务,是一种简单的线程,这种线程的调度允许轻量级抢占;硬件处理线程,也就是所谓的硬件事件处理,能够快速进行硬件中断响应。TinyOS就是采用了任务和硬件事件处理这种两层的调度方式。
4.组件化编程
顶层配置文件时面向应用程序的,在此可以进行应用的整体装配,当程序实现组件化、模块化时,就可以使独立组件方便快速地组合到各层的配置文件中。
4 NesC简介
NesC由C语言扩展而来,用来描述TinyOS的执行模型和结构,它是TinyOS的编程语言,也是TinyOS的开发工具。下面就NesC的基本思想做个介绍:
①组件提供或使用接口,通常由一组接口来定义组件的行为规范,组件对接口的使用,体现了他对其他组件的功能上的需求,组件提供的接口也体现了组件能给用户提供的功能,
②组件包含两种范围,一种是定义的实现范围,一种是接口的定义范围。组件伴随内存并发性,存在于任务中,以通过组件接口来传递组件本身的方法来控制线程。而整个程序又是由多个组件连接而成,其程序的组合机制和构造机制互相分离。
5 NesC语言的几个要素
NesC由C语言扩展而来,它结合了C语言的模块化风格与TinyOS的事件型驱动,是一种开发结构化组件型应用程序的新语言。接口和组件是NesC语言中最重要的两个元素。其中,组件又包含模块和配置两个部分。它们都是以文件的形式存在,即模块文件、接口文件和配置文件。
1.模块文件
为一个或几个接口实现连接,提供实现代码给应用程序。
2.接口文件
(1) 接口文件名通常为接口名+.nc,保存位置为D:\ Program Files \ UCB \ TinyOS-1.1 \ cygw in \opt \ TinyOS-1.x \tos \ interfaces \。它描述了接口的定义。
(2)接口包括事件和命令。接口使用者调用命令,实现事件,而接口提供者触发事件,实现命令,所以,接口是可以双向传送的。
(3)组件只能通过接口传送命令和时间信息,这就使得组件与组件之间的连接达到了最简化。接口的功能也体现了组件组件的功能。
3.配置文件
配置文件是接口使用者和接口提供者之间的桥梁,它表述了程序中所有组件之间的层次和连接关系。


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