无线传感器网络节点嵌入式操作系统TinyOS的研究与移植

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1、摘要无线传感器网络(wirelesssensornetworks)是一门融合了微机电系统技术、嵌入式系统技术、无线通信技术、网络技术、分布式处理技术、传感器技术而形成的一项新兴交叉学科，它在军事、医疗、工业、农业、环境监测领域都有着广阔的应用前景。无线传感器网络通过大量散布在一定区域内的传感器节点采集感兴趣的监测数据，并对数据进行处理、融合、通过自组织多跳路由的网络传送给观测者，使得观测者可以详尽及时地掌握被监测区域内感兴趣的信息和事件。随着无线传感器网络技术的发展，网络规模越来越大，节点需要采集、处理、传输的数据也越来越多，节点上的任务越来越繁重，程序的编写和调

2、试变得十分繁琐，我们需要完善的微型化嵌入式操作系统来进行节点的任务调度和资源管理。无线传感器网络嵌入式操作系统是传感器节点中的基础核心软件，它负责节点全部软、硬资源的分配及回收、控制和协调并发的活动；提供用户接口，使用户获得良好的工作环境；为用户扩展新的系统功能提供软件平台。这不仅提高了开发效率，又增强了软件的重用性。本文介绍了无线传感器网络节点操作系统的设计要求，分析比较了几种典型的操作系统，重点研究了当前主流的操作系统TinyOS，介绍了其组件化的编程模型、事件驱动机制、任务事件两级调度策略、主动消息通信模型等特点，之后介绍了TinyOS基于无线单片机CCl0

3、10的移植，针对TinyOS在节点任务十分繁忙的应用环境下基于FIFO任务调度策略不能很好的适应工作需求，在FIFO调度的基础上引入动态的优先级调度策略，介绍了该调度策略的实现，并且通过实验测试比较了两种调度策略。最后在基于CCl010搭建的无线传感器网络实验平台上成功运行了改进后的操作系统。实验结果及数据分析表明，该操作系统满足系统功能需求，性能优良，达到设计目的。关键词：无线传感器网络，节点嵌入式操作系统，TinyOS，调度策略，移植ABSTRA(了rWirelesssensornetworksisallinterdisciplinewhichincludin

4、gMEMS(MicroElectroMechanicalSystems)，embeddedsystem，wirelesscommunication，network，distributedprocessingandsensortechnology．Ithashighapplicationvaluesindomainsofmilitary,medical，industrial，agricultureandenvironmentalmonitoring．。Byusingalargenumbersofsensornodeswhichspreadedinacertainar

5、ea，WSNcouldcollect，process，andfuseinformationWeinterestedin,andsendtheinformationtousersbyaself-organizingandmulti-hopnetwork，userscanmonitortheinformationandeventsinthisareacomprehensivelyandintime．WiththedevelopmentofWSN，thescaleofnetworkgrownbiggerandbigger,thetaskofcollection，proc

6、ession，transmissiononsensornodesalsogrownmuchmorethanbefore，theprogramsdevelopmentanddebuggingbecameveryhard，SOweneedmaturemicroEmbeddedOperating·Systemtomanagethetaskandresourceonthenodes．EmbeddedOperating-SystemofWSNisabasalcoresoftwareonthenodes．Itmanagesthedistributionandcallbacko

7、fallsoftwareandhardwareresource，schedulesandcorrespondsconcurrenttasks，offersuserprogramminginterfaceandplatformtomakeprogramsdevelopmentanddebuggingeasily．Inthiswaythedevelopmentefficiencyandsoftwarereusabilityhavebeenimproved．ThedesignrequirementofWSNEmbeddedOperating-SystemandsomeW

8、SNOSa