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1、第9期王万里等:无线网络传感器及其微型操作系统的研究·39·3无线网络传感器及其微型操作系统的研究王万里,郑扣根,姚翔,吴朝晖(浙江大学计算机学院,浙江杭州310027)摘要:首先分析了无线网络传感器的基本特性,设计了无线网络传感器硬件平台ZUSensor;然后提出了架构在ZUSensor上的微型操作系统ZUOS的基本设计要求;最后总结了微型操作系统ZUOS的基本实现方法,并重点分析了ZUOS的组件模型和通信协议。关键词:普适计算;无线网络传感器;微型操作系统中图法分类号:TP316文献标识码:A文章编号:100123695(2005)0920039204Study
2、onWirelessNetworkedSensorsandMicroOperatingSystemWANGWan2li,ZHENGKou2gen,YAOXiang,WUZhao2hui(CollegeofComputerScience,ZhejiangUniversity,HangzhouZhejiang310027,China)Abstract:ThebasiccharacteristicsofwirelessnetworkedsensorsareanylizedandahardwareplatformZUSensorofsuchsen2sorsisdesigne
3、d;thefundamentalrequirementsforthemicrooperatingsystemZUOSrunningonZUSensorarediscussed,espe2ciallyitscomponentmodelandthecommunicationprotocol.Keywords:PervasiveComputing;WirelessNetworkedSensors;MicroOperatingSystem计算范例(ComputingParadigm)对计算技术的发展有着至这两类平台分别代表了两种不同的研究方向:基于AVR关重要的作用。综观计
4、算机进入人类社会的历史,可以清楚地架构的研究倾向于普适计算的小型化方向,重点是支持无线网发现计算范例已经历了主机计算(MainframeComputing)和桌络传感器的具有多跳网络通信功能的微型操作系统及其整体[1]面计算(DesktopComputing)两个时代,并开始跨入普适计算解决方案的研究;基于StrongARM架构的研究则倾向于普适计时代。普适计算是一种可以包含各种计算设备的计算模式。算的中型实用化方向,该平台更接近于现有的PC架构,能够在普适计算时代,计算机主要不是以单独的计算设备的形式出得到当前主要操作系统(如Linux,WindowsCE)和应用
5、软件的现,而是将嵌入式处理器、存储器、通信模块和传感器集成在一支持,因而研究重点是软件功能的完善。起,以信息设备(InformationAppliances)的形式出现。普适计算的硬件设备范围广泛,包括传统的计算设备以及2无线网络传感器ZUSensor的设计目前应用越来越多的各种无线移动设备和智能设备。其中,集2.1无线网络传感器的特性传感器、控制器、计算能力、通信能力于一身的资源受限的嵌入[2]式设备,即无线网络传感器将大量应用于普适计算领域。无线网络传感器一般集成一个低功耗的微控制器(MCU)它们跟外界物理环境交互,将收集到的信息通过网络传给传统以及若干存储器、
6、无线电/光通信装置、传感器等组件,通过传的计算机。随着传感器技术、嵌入式计算技术、通信技术和半感器、动臂机构,以及通信装置和它们所处的外界物理环境交导体与微机电系统制造技术的飞速发展,制造微型、弹性、低功互。单个传感器的功能是有限的,但是当它们被大量地分布到耗的无线网络传感器已逐渐成为现实。物理环境中,并组织成传感器网络,就可以完成强大的实时跟踪、状态监测、信息传递等功能。1研究现状无线网络传感器本身具有一些独特的特性,使得它们和传统计算范例中的台式机或服务器有着天壤之别,这些特性也使目前,国际上一些著名大学和研究机构都在积极开展各自[3]得应用于其上的系统软件的设
7、计颇具挑战:带有研究性质的无线网络传感器项目,如RockwellWINS,[4][5](1)小尺寸和低功耗。设备物理尺寸和功耗直接决定了MIT的μAMPS,UCLA的MedusaMK22以及UCBerkeley[6]其处理能力、存储能力和互连的能力。从系统软件的角度看,的TinyOS等。这些无线网络传感器硬件平台可以分为两单个无线网络传感器的物理尺寸和功耗都是非常有限的,因此类:其中,UCLA的MedusaMK22和UCBerkeley的TinyOS构必须尽可能高效地使用它们。建在AVR处理器架构上;而RockwellWINS,MIT的μAMPS构(2)密集的并
