1、物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)培訓(xùn),TinyOS實(shí)驗(yàn)培訓(xùn),成都道惟爾科技有限公司 易杰洋,培訓(xùn)內(nèi)容,一、TinyOS基礎(chǔ)常識(shí) 二、演示實(shí)驗(yàn)光照及溫濕度采集實(shí)驗(yàn) 三、演示實(shí)驗(yàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信實(shí)驗(yàn),2020/8/22,2/24,物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)培訓(xùn),一、TinyOS基礎(chǔ)知識(shí),TinyOS是專門為WSN設(shè)計(jì)的低功耗嵌入式操作系統(tǒng)。 其特點(diǎn)為： 采用簡(jiǎn)單的先進(jìn)先出非搶占式任務(wù)調(diào)度策略 基于組件（component）的程序模型 集成了Active Message通信協(xié)議,2020/8/22,3/24,物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)培訓(xùn),TinyOS調(diào)度機(jī)制,任務(wù)和事件兩級(jí)調(diào)度。任務(wù)之間不能互相搶占，事件優(yōu)先于任務(wù)執(zhí)行,2020/8

2、/22,4/24,圖4_1 TinyOS調(diào)度機(jī)制,物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)培訓(xùn),TinyOS層次結(jié)構(gòu),用戶編寫 系統(tǒng)自帶 硬件設(shè)備,2020/8/22,5/24,圖4_2 TinyOS層次結(jié)構(gòu),物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)培訓(xùn),組件（component）,TinyOS操作系統(tǒng)的組件分為3種類型 ：硬件抽象組件，合成硬件組件和高層軟件組件。,2020/8/22,6/24,圖4_3 組件與接口,物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)培訓(xùn),接口（interface）,接口是訪問組件的唯一途徑。 接口是命令（command）和事件(event)函數(shù)的集合。,interface Timer command void startPeriod

3、ic(uint32_t dt); event void fired(); ,2020/8/22,7/24,物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)培訓(xùn),培訓(xùn)內(nèi)容,一、TinyOS基礎(chǔ)常識(shí) 二、演示實(shí)驗(yàn)光照及溫濕度采集實(shí)驗(yàn) 三、演示實(shí)驗(yàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信實(shí)驗(yàn),2020/8/22,8/24,物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)培訓(xùn),光照及溫濕度采集實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握TinyOS基于組件的編程方法 了解CC2430片上ADC采集光照值的工作原理 了解數(shù)字溫濕度傳感器SHT的工作原理 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 編程實(shí)現(xiàn)光照強(qiáng)度和溫濕度的周期性采集,2020/8/22,9/24,物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)培訓(xùn),光照及溫濕度采集實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)原理 光照傳感器采集值為模擬值需經(jīng)過

4、片上ADC進(jìn)行處理。 CC2430芯片的片上ADC，分辨率可配置為8，10，12，14位。 ADC輸入：P0端口引腳的信號(hào)，P0_0-P0_7分別對(duì)應(yīng)于AIN0-AIN7。光照傳感器輸出信號(hào)接在P0_0引腳。 ADC輸出：轉(zhuǎn)換結(jié)果以2的補(bǔ)碼形式保存在寄存器ADCH和ADCL中。,2020/8/22,10/24,物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)培訓(xùn),光照及溫濕度采集實(shí)驗(yàn),interface AdcControl command void enable(uint8_t reference, uint8_t resolution, uint8_t input);/*配置ADC*/ command void dis

5、able();/*關(guān)閉ADC功能*/ ,interface Read command error_t read();/*觸發(fā)ADC采樣操作*/ event void readDone( error_t result, int16_t val );/*采樣結(jié)束，返回樣值*/ ,組件AdcC提供了Read接口如下：,2020/8/22,11/24,組件AdcC提供了AdcControl接口如下：,物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)培訓(xùn),系統(tǒng)組件AdcC提供了接口AdcControl和Read，由模塊AdcP通過對(duì)相應(yīng)寄存器的操作和中斷的控制實(shí)現(xiàn)了接口中的命令，供用戶調(diào)用。,光照及溫濕度采集實(shí)驗(yàn),interface

6、 SHT command error_t read(); event void readDone(error_t result, uint16_t temperature, uint16_t humidity); ,組件SHTC提供了SHT接口如下：,2020/8/22,12/24,物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)培訓(xùn),SHT11接于CC2430芯片的P1_0和P1_1，分別用于時(shí)鐘同步和數(shù)據(jù)收發(fā)，引腳方向可以設(shè)置為輸出（向SHT11發(fā)送命令）和輸入（接收采集數(shù)據(jù)）。 主設(shè)備需向SHT11發(fā)送復(fù)位序列進(jìn)行同步，之后發(fā)送傳輸啟動(dòng)序列，然后就可以向SHT11發(fā)送命令了。,光照及溫濕度采集實(shí)驗(yàn),configura

7、tion LightSHTSensor implementation components LightSHTSensorM; /* LightSHTSensorM模塊程序， 用于實(shí)現(xiàn)具體代碼 */ components SHTC; /* 系統(tǒng)SHT組件更多內(nèi)容請(qǐng)參看 tos/lib/sensor/SHTxx文件夾*/ LightSHTSensorM.SHT - SHTC; /* 使用 SHT 接口 */ ,配置文件,組件,接口,2020/8/22,13/24,圖4_4 配置文件中組件結(jié)構(gòu)關(guān)系,物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)培訓(xùn),光照及溫濕度采集實(shí)驗(yàn),module LightSHTSensorM uses

8、interface Boot; uses interface SHT; implementation task void SensorDataLight() /*ADBG(DBG_LEV, “rnStart Light reading.”); 14bit 、參考電壓 VDD 3.3V、AD通道0(p0.0)*/ call AdcControl.enable(ADC_REF_AVDD, ADC_14_BIT, ADC_AIN0); event void AdcRead.readDone(error_t result, int16_t val) /* 響應(yīng)于AdcRead.read()，系統(tǒng)AD轉(zhuǎn)

9、換完成觸發(fā)該事件*/ if (result = SUCCESS) ADBG(DBG_LEV, LightRead.readDone: SUCCESS, value=0 x%xrn, val); event void Timer1.fired() post SensorDataSHT(); ,模塊,定義任務(wù),事件,提交任務(wù),2020/8/22,14/24,物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)培訓(xùn),光照及溫濕度采集實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)步驟 將硬件正確連接 打開Cygwin，切換到相應(yīng)目錄下，輸入編譯燒錄命令： make dw1 install,2020/8/22,15/24,圖4_5 編譯燒錄,物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)培訓(xùn),實(shí)驗(yàn)結(jié)

10、果分析,光照及溫濕度采集實(shí)驗(yàn),2020/8/22,16/24,周期性采樣光照值和溫濕度值。 value為16位的光照值，此值越大表示光照越弱； temperature為溫度值，其單位為攝氏度，圖中顯示采集到的溫度值為19.2攝氏度； humidity為濕度值，其單位為%，圖中顯示采集到濕度值為57.2%。,圖4_6 光照及溫濕度采集實(shí)驗(yàn)結(jié)果,物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)培訓(xùn),培訓(xùn)內(nèi)容,一、TinyOS基礎(chǔ)常識(shí) 二、演示實(shí)驗(yàn)光照及溫濕度采集實(shí)驗(yàn) 三、演示實(shí)驗(yàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信實(shí)驗(yàn),2020/8/22,17/24,物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)培訓(xùn),點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解CC2430芯片射頻收發(fā)原理。 編程實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間

11、的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 設(shè)置節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)ID與網(wǎng)絡(luò)ID，編程實(shí)現(xiàn)同一網(wǎng)絡(luò)中（網(wǎng)絡(luò)ID相同）兩節(jié)點(diǎn)之間通信。要求從串口輸入目的地址和要發(fā)送的內(nèi)容，目的地址以16進(jìn)制形式輸入（如：0 xF3），內(nèi)容長(zhǎng)度為10個(gè)字節(jié)。,2020/8/22,18/24,物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)培訓(xùn),點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)原理 使用活動(dòng)消息（ActiveMessage）模型實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，活動(dòng)模型組件ActiveMessageC包含了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中路由層以下的部分，包含的主要功能有：CSMA/CA、鏈路層重發(fā)、重復(fù)包判斷等機(jī)制。,2020/8/22,19/24,物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)培訓(xùn),點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信實(shí)驗(yàn),CSMA/CA機(jī)制使節(jié)點(diǎn)在發(fā)送

12、數(shù)據(jù)之前，首先去偵聽信道狀況，只有在信道空閑的情況下才發(fā)送數(shù)據(jù)，從而避免了數(shù)據(jù)碰撞，保證了節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸； 鏈路層重發(fā)機(jī)制是當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送失敗時(shí)，鏈路層會(huì)重發(fā)，直到發(fā)送成功或重發(fā)次數(shù)到達(dá)設(shè)定的閾值為止，提高了數(shù)據(jù)成功到達(dá)率； 重復(fù)包判斷機(jī)制是節(jié)點(diǎn)根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)包的源節(jié)點(diǎn)地址及數(shù)據(jù)包中的dsn域判斷該包是不是重復(fù)包，如果是重復(fù)包，則不處理，防止節(jié)點(diǎn)收到同一個(gè)數(shù)據(jù)包的多個(gè)拷貝。,2020/8/22,20/24,物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)培訓(xùn),點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信實(shí)驗(yàn),ActiveMessageC向上層提供的接口有AMSend、Receive、AMPacket、Packet、Snoop等。 AMSend接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)

13、的發(fā)送 Receive接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收 Snoop是接收發(fā)往其它節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù) AMPacket接口用于設(shè)置和提取數(shù)據(jù)包的源節(jié)點(diǎn)地址、目的地址等信息 Packet接口主要是得到數(shù)據(jù)包的有效數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（payload length）、最大數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、有效數(shù)據(jù)的起始地址等。,2020/8/22,21/24,物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)技術(shù)培訓(xùn),點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)步驟 將硬件正確連接 打開Cygwin，切換到/opt/dtos/apps/MP/3_1_p2p/目錄下，分別對(duì)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行燒寫，輸入編譯燒錄命令： 節(jié)點(diǎn)A： make dw1 install NID=03 GRP=01 節(jié)點(diǎn)B： make dw1 insta