基于mantisos的无线传感器网络应用的研究new

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1、万方数据第32卷第6期2006年6月电字工皇师ELECTRONICENGINEERVol-32No．6Jun．2006基于MantisOS的无线传感器网络应用的研究段飞霞1，王汝传1’2，黄海平1，孙力娟1(1．南京邮电大学计算机学院，江苏省南京市210003；2．南京大学计算机软件新技术国家重点实验室，江苏省南京市210093)摘要：无线传感器网络具有很强的应用相关性，每一个应用程序开发都是基于特定的操作系统平台并针对具体的应用进行开发。为了更好地在MantisOS平台上开发应用程序，提出了一个Manti—sOS开发应用程序的

2、模型，并应用于无线传感器网络防火监控应用程序的开发，取得了较好的效果。关键词：无线传感器网络；MantisOS操作系统；防火监控中图分类号：TP393．02；TP3160引言无线传感器网络是一种由大量微型、廉价、能量有限的多功能传感器节点组成的，可协同工作和面向分布式自组织网络的分布式计算系统⋯。针对无线传感器网络的特殊性，科罗拉多大学的几名研究人员开发了传感器节点的操作系统——MantisOs。MantisOS是一个多模型系统旧J，提供多频率通信，适合多任务传感器节点，具备动态重新编程等特点旧J。与现在流行的TinyOS操作系

3、统(支持nesC语言)相比，MantisOS支持C语言，无需新的编程语言的学习。另外，MantisOS基于线程管理模型开发，提供线程控制API(应用编程接口)旧J，而TinyOS是基于事件驱动的，因此，对于多任务应用程序开发，前者更加灵活。目前，对MantisOS的研究理论很多，但都是针对MantisOS系统特性进行的研究，在具体应用上仍然没有产生一个详细的应用开发模型。1MantisOS的体系结构MantisOS的体系结构分为核心层、系统API层以及网络栈和命令行服务器3部分。其中核心层包括进程调度和管理、通信层、设备驱动层，

4、系统API层与核心层进行交互，向上层提供应用程序接口。其系统体系结构见图1。MantisOS为上层应用程序的设计提供收稿日期：2006-02-06基金项目：国家自然科学基金(60573141和70271050)；江苏省自然科学基金(BK2005146)；江苏省高技术研究计划(BG2004004、BG2005038)；国家高科技863项目(2005AA775050)；江苏省计算机信息处理技术重点实验室基金(kjs05000l／kj,06)；江苏省高校自然科学研究计划(04KI麟20095)。、·42·了丰富的API，例如线程创建、

5、设备管理、网络传输等。利用这些API，便可组成功能强大的应用程序。掣甲同同同-T-T-T--系统API}l核／调度l通信I设备I^t硬件User-levelthreadsMantisOS图1MantisOS体系结构在MantisOS上，应用程序的运行会产生1个或多个用户级线程，它和网络栈以及命令行服务器处在同一层中，每个线程具备不同功能，而这些功能是通过调用系统API与底层设备硬件进行交互控制来实现的。在MantisOS上开发应用程序，具备的硬件包括传感器节点如MICA2、MICA2DOT等，以及Pc机、传感器板、编程板、串口连

6、接线和电源插座等设备[6]。Pc机作为前端设备，同时需要安装下列软件：操作系统(Windows环境下需要安装Cygwin)、MantisOS工具包、MantisOS系统源代码，另外，可用记事本或者文本编辑器作为源代码编写工具。分析Mantis0S体系结构及其特点，建立需求分析，通过系统API屏蔽底层硬件细节，将应用程序建立在MantisOS平台的最上层，在PC机上进行调试和编译，最后进行测试，逐步完成应用程序的开发。这是应用程序开发的流程。2应用程序设计2．1需求分析在需求分析阶段，对系统的需求进行详细分析，并给出明确的定义，编

7、制系统分析说明书和初步的Man．tisOS用户手册，作为今后MantisOS系统应用程序开万方数据第32卷第6期段飞霞，等：基于MantisOS的无线传感器网络应用的研究·计算机与自动化技术·发的依据。并根据需求分析说明书，编制MantisOS应用程序开发模型。进一步制定详细的开发计划，为逐步实现应用程序做好准备。例如，在MantisOS上开发一个防火监控系统，应考虑节点能量损耗问题、报警设置以及安全问题等。2．2开发模型依据无线传感器网络操作系统的特征以及嵌入式系统开发的思想，在MantisOS开发应用程序的实质是利用操作系统

8、的特性，定制节点的功能，并将其扩大到实际应用中。依据软件工程思想，方便无线传感器网络中应用程序的开发，提高应用程序开发的速度、质量以及实用性。图2是开发模型示例图。巫圈一勰慧蓑氟档t巴鲜!丝r—_1墼氅兰J●应用程序设计lI代码编写环境，嘲I饕蓉募鋈’———r—