无线传感器网络第5章传感器网络应用开发基础

无线传感器网络第5章传感器网络应用开发基础第一页，共72页。第1节

ZigBee协议栈原理5.1.1ZigBee概述ZigBee技术发展历程ZigBee的前身是1998年由INTEL、IBM等产业巨头发起的“HomeRFLite”技术。2000年12月成立了工作小组起草IEEE802.15.4标准。Zigbee联盟成立于2001年8月。2002年下半年，英国英维思公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司四大巨头共同宣布加盟“Zigbee联盟”，以研发名为“Zigbee”的下一代无线通信标准，这一事件成为该项技术发展过程中的里程碑。第二页，共72页。第1节

ZigBee协议栈原理5.1.1ZigBee概述2004年12月ZigBee1.0标准(又称为ZigBee2004)敲定，这使得ZigBee有了自己的发展基本标准。2005年9月公布ZigBee1.0标准并提供下载。在这一年里，华为公司和IBM公司加入了ZigBee联盟。但是基于该版本的应用很少，与后面的版本也不兼容。2006年12月进行标准修订，推出ZigBee1.1版(又称为ZigBee2006)。该协议虽然命名为ZigBee1.1，但是与ZigBee1.0版是不兼容的。第三页，共72页。第1节

ZigBee协议栈原理5.1.1ZigBee概述2007年10月完成再次修订(称为ZigBee2007/PRO)，能够兼容之前的ZigBee2006版本，并且加入了ZibgeePRO部分，此时ZigBee联盟更加专注于以下三个方面：家庭自动化(HomeAutomation；HA)；建筑/商业大楼自动化(BuildingAutomation；BA)；先进抄表基础建设(AdvancedMeterInfrastructure；AMI)；第四页，共72页。第1节

ZigBee协议栈原理5.1.1ZigBee概述ZigBee是一种开放式的基于IEEE802.15.4协定的无线个人局域网(WirelessPersonalAreaNetworks)标准。IEEE802.15.4定义了物理层和媒体接入控制层，而ZigBee则定义了更高层如网路层及应用层等。ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。早期也被称为“HomeRFLite”、“RF-EasyLink”或“fireFly”无线电技术，目前统称为ZigBee技术。第五页，共72页。第1节

ZigBee协议栈原理5.1.1ZigBee概述ZigBee可工作在2.14GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率,它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。第六页，共72页。第1节

ZigBee协议栈原理5.1.1ZigBee概述ZigBee具体如下技术特点：

1.低功耗由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW,而且采用了休眠模式,功耗低，因此ZigBee设备非常省电。据估算,ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间。

2.低成本由于ZigBee模块的复杂度不高，ZigBee协议免专利费，再加之使用的频段无需付费，所以它的成本较低。第七页，共72页。第1节

ZigBee协议栈原理5.1.1ZigBee概述

3.时延短通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短,典型的搜索设备时延30ms,休眠激活的时延是15ms,活动设备信道接入的时延为15ms。

4.网络容量大一个星型结构的ZigBee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备,一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络,而且网络组成灵活。网状结构的ZigBee网络中可有65000多个节点。第八页，共72页。第1节

ZigBee协议栈原理5.1.1ZigBee概述

5.可靠采取了碰撞避免策略,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式,每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可进行重发。

6.安全

ZigBee提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证,采用了AES-128的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。第九页，共72页。第1节

ZigBee协议栈原理5.1.2ZigBee技术体系ZigBee设备类型

1.ZigBee协调器（Coordinator）

2.ZigBee路由器（Router）

3.ZigBee终端设备（End-device）一个Zigbee网络由一个协调器节点、多个路由器和多个终端设备节点组成。第十页，共72页。第1节

ZigBee协议栈原理5.1.2ZigBee技术体系ZigBee协调器（Coordinator）它包含所有的网络信息，是3种设备中最复杂的，存储容量大、计算能力最强。它主要用于发送网络信标、建立一个网络、管理网络节点、存储网络节点信息、寻找一对节点间的路由信息并且不断的接收信息。一旦网络建立完成,这个协调器的作用就像路由器节点。协调器选择一个信道和一个网络PANID，随后启动整个网络。第十一页，共72页。第1节

ZigBee协议栈原理5.1.2ZigBee技术体系ZigBee路由器（Router）它执行的功能包括允许其它设备加入这个网络，跳跃路由，辅助子树下电池供电终端的通信。通常,路由器全时间处在活动状态,必需持续供电。在树状拓扑中，允许路由器周期运行，因此这个情况下允许路由器电池供电。第十二页，共72页。第1节

ZigBee协议栈原理5.1.2ZigBee技术体系ZigBee终端设备（End-device）一个终端设备对于维护这个网络设备没有具体的责任,所以它可以睡眠和唤配，看它自己的选择。因此它能作为电池供电节点。第十三页，共72页。第1节

ZigBee协议栈原理5.1.2ZigBee技术体系ZigBee网络拓扑结构

ZigBee支持三种自组织无线网络类型，即星型结构、网状结构(Mesh)和簇状结构(ClusterTree)，特别是网状结构，具有很强的网络健壮性和系统可靠性。第十四页，共72页。第1节

ZigBee协议栈原理5.1.2ZigBee技术体系星型网状型簇状型网络协调器全功能设备(FFD,Router):可以支持任何一种拓扑结构，可以作为网络协商者和普通协商者，并且可以和任何一种设备进行通信精简功能设备(RFD):只支持星型结构，不能成为任何协商者，可以和网络协商者进行通信，实现简单。第十五页，共72页。第1节

ZigBee协议栈原理5.1.2ZigBee技术体系Mesh是一种特殊的、按接力方式传输的点对点的网络结构，其路由可自动建立和维护。一个ZigBee网络只有一个网络协调器，但可以有若干个路由器。协调器负责整个网络的建网，同时它也可作为与其它类型网络的通讯节点（网关）。构成协调器和路由器的器件必须是全功能器件（FFD），而构成终端设备的器件可以是全功能器件，也可是简约功能器件（RFD).第十六页，共72页。第1节

ZigBee协议栈原理5.1.2ZigBee技术体系ZigBee采用的路由算法ZigBee采用按需路由算法AODV，在节能和网络性能上都有着很大的优势。AODV路由协议是一种基于距离矢量的按需路由算法，只保持需要的路由，而不需要节点维持通信过程中未达目的节点的路由。节点仅记住下一跳，而非像源节点路由那样记住整个路由。它能在网络中的各移动节点之间动态地、自启动地建立逐跳路由。第十七页，共72页。第1节

ZigBee协议栈原理5.1.3Z-Stack协议栈地址类型ZigBee设备有两种类型的地址：64位IEEE地址（MAC地址），全球唯一，设备将在其生命周期内一直拥有它。MAC地址通常由制造商或者被安装时设置。这些地址由IEEE维护和分配。16位网络地址，即短地址。当设备加入网络后分配短地址，在网络中唯一，用来在网络中鉴别设备和发送或接收数据。

第十八页，共72页。第1节

ZigBee协议栈原理5.1.3Z-Stack协议栈Z-Stack网络地址分配每个ZigBee设备加入网络时，从其父设备那里获得一个网络地址（短地址）MAX_DEPTH网络的最大深度，协调器深度为0。MAX_CHILDREN路由器或协调器节点最大个数。MAX_ROUTER决定路由器或协调器可以处理的具有路由功能的子节点的最大个数，是MAX_CHILDREN

的一个子集，终端节点使用MAX_CHILDREN–MAX_ROUTER剩下的地址空间。第十九页，共72页。第1节

ZigBee协议栈原理5.1.3Z-Stack协议栈Z-Stack网络地址分配兄弟节点之间的地址间隔Cskip的计算:

Cm:一个父节点可拥有的最多子节点数；Rm:一个父节点可拥有的最多路由节点数；Lm:网络的最大深度；d:该设备深度。

第二十页，共72页。第1节

ZigBee协议栈原理5.1.3Z-Stack协议栈Cskip位置配置范例最多路由节点=4最多子节点=4最大深度=3CRRRRRRRRREAddr=0Addr=1Addr=22Addr=43Addr=64Addr=2Addr=23Addr=28Addr=65Addr=70Addr=66第二十一页，共72页。第1节

ZigBee协议栈原理5.1.3Z-Stack协议栈函数名功能NLME_GetShortAddr()获取该设备网络短地址NLME_GetExtAddr()获取64位扩展地址NLME_GetCoordShortAddr()获取父设备网络短地址NLME_GetCoordExtAddr()获取父设备64位扩展地址Z-Stack寻址寻址函数第二十二页，共72页。第1节

ZigBee协议栈原理5.1.3Z-Stack协议栈Z-Stack几种不同的寻址方式

addrMode设为Addr16Bit，寻址是单播，数据包发给网络上单个已知地址的设备。addrMode设为AddrNotPresent，这是当应用不知道包的最终目的地址时采用的方式，目的地址在绑定表中查询，如果查到多个表项就可以发给多个目的地实现多播。addrMode设为AddrBroadcast表示向所有同网设备发包，此时，目的地址可以设为NWK_BROADCAST_SHORTADDR_DEVALL(0xFFFF)和NWK_BROADCAST_SHORTADDR_DEVRXON(0xFFFD)，前者是发给所有设备包括睡眠设备，后者不包括睡眠设备。第二十三页，共72页。Z-Stack协议栈的文件夹APP：应用层目录，包含用户应用程序及接口，包括串口数据处理、无线接收数据处理、用户LCD显示处理、传感器数据读取和发送等。HAL：硬件层目录，包含有与硬件相关的配置和驱动及操作函数。MAC：MAC层目录，包含MAC层参数配置文件及MAC的LIB库的函数接口文件。MT：监控调试层：实现通过串口调试各层，与各层进行直接交互。NWK：网络层目录，含网络层配置参数文件及网络层库的函数接口文件，APS层库的函数接口。OSAL：操作系统目录。第1节

ZigBee协议栈原理5.1.4SappWsn工程第二十四页，共72页。Z-Stack协议栈的文件夹Profile：AF(Applicationwork)层目录，包含AF层处理函数文件。Security：安全层目录，安全层处理函数，如加密函数等Services：地址处理函数目录，包括着地址模式的定义及地址处理函数。Tools：工程配置目录，包括空间划分及ZStack相关配置信息。ZDO（ZigBeeDeviceObjects）：ZDO目录。ZMac：MAC层目录，包括MAC层参数配置及MAC层LIB库函数回调处理函数。ZMain：主函数目录，包括入口函数及硬件配置文件。Output：输出文件目录，是EW8051IDE自动生成的。第1节

ZigBee协议栈原理5.1.4SappWsn工程第二十五页，共72页。Z-Stack选项设置通道设置第1节

ZigBee协议栈原理5.1.4SappWsn工程第二十六页，共72页。PANID设置若PANID＝0xFFFF，则协调器随机生成PANID，否则，使用指定的PANID。配置好PAN_ID，信道、并使用Coordination、Router和EndDevice编译工程，将可执行文件烧写到传感器板和网关节点板进行测试，通过串口或者PC端程序查看信息。第1节

ZigBee协议栈原理5.1.4SappWsn工程第二十七页，共72页。第1节ZigBee协议栈原理本节学习要求了解ZigBee技术的产生与发展初步理解ZigBee协议栈原理及技术体系理解ZigBee网络的拓扑结构、地址类型理解Z-Stack网络地址分配策略及网络配置方法学会使用Z-Stack协议栈构建ZigBee网络思考题ZigBee与IEEE802.15.4标准的联系与区别简述zigbee体系结构中各协议层的作用第二十八页，共72页。第2节

网络节点的硬件开发1、硬件开发概述硬件系统的设计特点和要求设计传感器网络硬件节点需从以下方面考虑：微型化扩展性和灵活性稳定性和安全性低成本低功耗第二十九页，共72页。第2节

网络节点的硬件开发1、硬件开发概述硬件系统的设计内容传感器网络设计的主要内容在于传感器网络节点。传感器节点的基本硬件模块组成主要由数据处理模块、换能器模块、无线通信模块、电源模块和其他外围模块组成。换能器模块包括各种传感器和执行器，用于感知数据和执行各种控制动作。其他外围模块包括看门狗电路、电池电量检测模块等，也是传感器节点不可缺少的组成部分。第三十页，共72页。数据处理模块主要考虑如下五个方面：节能设计处理速度的选择低成本小体积安全性第2节

网络节点的硬件开发2、传感器节点的模块化设计第三十一页，共72页。各种常见的微控制器性能列表厂商芯片型号RAM容量/KBFlash容量/KB正常工作电流/mA睡眠模式下的电流/μAAtmelMega10341285.51Mega1284128820Mega165/325/6454642.52MicrochipPIC87x0.36821Intel80518位Classic0.532305805116位1164510Philips5116位260153MotorolaHC050.5326.690HC082328100HCS084606.51TIMSP14x16位2601.51MSP16x16位104821AtmelAT91ARMThumb256102438160IntelXScalePXA27X256N/A39574SamsungS44B08N/A605第2节

网络节点的硬件开发2、传感器节点的模块化设计第三十二页，共72页。换能器模块是指将一种物理能量变为另一种物理能量的器件，包括传感器和执行器。有些传感器的输出是模拟信号，必须进行模/数转换。有些执行器的输入也是模拟量，也要进行数/模转换。在网络节点中配置模/数和数/模转换器，能够降低系统的整体成本，尤其是在节点有多个传感器且可共享一个转换器的时候。第2节

网络节点的硬件开发2、传感器节点的模块化设计第三十三页，共72页。无线通信模块无线通信模块由无线射频电路和天线组成，目前采用的传输介质主要包括无线电、空气、红外、激光和超声波等，它是传感器节点中最主要的耗能模块，是传感器节点的设计重点。传感器网络应用的无线通信技术通常包括IEEE802.11b、IEEE802.15.4(ZigBee)、Bluetooth、UWB、RFID和IrDA等，还有很多芯片双方通信的协议由用户自己定义，这些芯片一般工作在ISM免费频段。第2节

网络节点的硬件开发2、传感器节点的模块化设计第三十四页，共72页。无线技术频率距离/m功耗传输速率/kbpsBluetooth2.4GHz10低10000802.11b2.4GHz100高11000RFID50kHz~5.8GHz<5~200ZigBee2.4GHz10~75低250IrDAInfrared1低16000UWB3.1~10.6GHz10低100000RF300~1000MHz10X~100X低10XX表示数字1~9传感器网络的常用无线通信技术第2节

网络节点的硬件开发2、传感器节点的模块化设计第三十五页，共72页。芯片频段/MHZ速率/kbps电流/mA灵敏度/dBm功率/dBm调制方式TR10009161153-1061.5OOK/FSKCC1000300~100076.85.3-11020~10FSKCC1020402~904153.619.9-11820~10GFSKCC2420240025019.7-94-3O~QPSKnRF905433~91510012.5-10010GFSKnRF24012400100015-8520~0GFSK9Xstream902~92820140-11016~20FHSS常用短距离无线芯片的主要参数第2节

网络节点的硬件开发2、传感器节点的模块化设计第三十六页，共72页。无线通信模块目前市场上支持ZigBee协议的芯片制造商有Chipcon公司和Freescale半导体公司。Chipcon公司的CC2420芯片应用较多，该公司还提供ZigBee协议的完整开发套件。Freescale半导体公司提供ZigBee的2.4GHz无线传输芯片包括MC13191、MC13192、MC13193，该公司也提供配套的开发套件。第2节

网络节点的硬件开发2、传感器节点的模块化设计第三十七页，共72页。在无线射频电路设计中，主要考虑以下三点：天线设计天线的设计指标有很多种，主要从天线增益、天线效率和电压驻波比三个指标来衡量天线的性能。天线增益是指天线在能量发射最大方向上的增益，当以各向同性为增益基准时，单位为dBi；如果以偶极子天线的发射为基准时，单位为dBd。天线的增益越高，通信距离就越远。第2节

网络节点的硬件开发2、传感器节点的模块化设计第三十八页，共72页。天线效率是指天线以电磁波的形式发射到空中的能量与自身消耗能量的比值，其中自身消耗的能量是以热的形式散发。天线电压驻波比主要用来衡量传输线与天线之间阻抗失配的程度。当天线电压驻波比值越高，表示阻抗失配程度越高，则信号能量损耗越大。第2节

网络节点的硬件开发2、传感器节点的模块化设计第三十九页，共72页。阻抗匹配射频放大输出部分与天线之间的阻抗匹配情况，直接关系到功率的利用效率。如果匹配不好，很多能量会被天线反射回射频放大电路，不仅降低了发射效率，严重时还会导致节点的电路发热，缩短节点寿命。由于传感器节点通常使用较高的工作频率，因而必须考虑导线和PCB基板的材质、PCB走线、器件的分布参数等诸多可能造成失配的因素。第2节

网络节点的硬件开发2、传感器节点的模块化设计第四十页，共72页。电磁兼容电磁兼容问题容易导致微处理器和无线接收器出现不正常的工作状况。因为微处理器有很多外部引脚，各引脚上的引线通常连接到节点内部的各个部位，受到干扰影响的可能性很大。无线接收器本身就是用于接收电磁信号的，因此如果信号或强信号的高次谐波分量落在接收电路的通带范围内，就可能造成误码和阻塞等问题。第2节

网络节点的硬件开发2、传感器节点的模块化设计第四十一页，共72页。电源模块设计按照电池能否充电，电池可分为可充电电池和不可充电电池；根据电极材料，电池可以分为镍铬电池、镍锌电池、银锌电池、锂电池和锂聚合物电池等。一般不可充电电池比可充电电池能量密度高，如果没有能量补充来源，则应选择不可充电电池。在可充电电池中，锂电池和锂聚合物电池的能量密度最高，但是成本比较高；镍锰电池和锂聚合物电池是没有毒性的可充电电池。第2节

网络节点的硬件开发2、传感器节点的模块化设计第四十二页，共72页。电池类型铅酸镍镉镍氢锂离子锂聚合物锂锰银铅重量能量比/(W·h·kg

)354150~80120~160140~180330体积能量比/(W·h·L)80120100~200200~280>3205501150循环寿命/次3005008001000100011工作温度/℃-20~6020~6020~600~600~60-20~6020~60记忆效应无有小很小无无无内阻/mΩ30~807~1918~3580~10080~100毒性有有轻毒轻毒无无有价格低低中高最高高中可充电是是是是是否否漏电流(%/月)303015882025按照常见电池的性能参数第2节

网络节点的硬件开发2、传感器节点的模块化设计第四十三页，共72页。电源模块设计原电池是把化学能转变为电能的装置，它以其成本低廉、能量密度高、标准化程度好、易于购买等特点而备受青睐。

AA电池(即5号电池，尺寸为直径14mm/高度49mm)AAA电池(即7号电池，尺寸为直径11mm/高度44mm)。第2节

网络节点的硬件开发2、传感器节点的模块化设计第四十四页，共72页。外围模块设计传感器网络节点的外围模块主要包括看门狗电路、I/O电路和低电量检测电路等。看门狗(WatchDog)是一种增强系统鲁棒性的重要措施，它能够有效地防止系统进入死循环或者程序跑飞。传感器节点工作环境复杂多变，可能由于干扰造成系统软件的运行混乱。由于电池寿命有限，为了避免节点工作中发生突然断电的情况，当电池电量将要耗尽时必须要有某种指示，以便及时更换电池或提醒邻居节点。第2节

网络节点的硬件开发2、传感器节点的模块化设计第四十五页，共72页。核心板电路第2节

网络节点的硬件开发3、传感器节点的开发实例第四十六页，共72页。第2节

网络节点的硬件开发3、传感器节点的开发实例第四十七页，共72页。第2节

网络节点的硬件开发3、传感器节点的开发实例核心板电路接口第四十八页，共72页。第2节

网络节点的硬件开发3、传感器节点的开发实例传感器板电路第四十九页，共72页。传感器板电路－串口第2节

网络节点的硬件开发3、传感器节点的开发实例第五十页，共72页。传感器板电路－USB转串口第2节

网络节点的硬件开发3、传感器节点的开发实例第五十一页，共72页。传感器板电路－按钮和LED第2节

网络节点的硬件开发3、传感器节点的开发实例第五十二页，共72页。步进电机电路第2节

网络节点的硬件开发3、传感器节点的开发实例第五十三页，共72页。步进电机电路－反应式三相步进电机工作原理定子上有六个磁极，其夹角是60°，磁极上绕有A、B、C三个绕组，每个磁极的极弧上有5个小齿。转子上均布40个小齿，齿距为9°，定子和转子的齿距和齿宽均相同。由于定子和转子的小齿数目分别是30和40，其比值是一分数，这就产生了所谓的齿错位的情况。第2节

网络节点的硬件开发3、传感器节点的开发实例第五十四页，共72页。步进电机电路－反应式三相步进电机工作原理当三相绕组按A→B→C→A顺序循环通电时，转子会按顺时针方向，以每个通电脉冲转动3°的规律步进式转动。若按A→C→B→A顺序循环通电，则转子按逆时针方向以每个通电脉冲转动3°的规律转动。因每一瞬间只有一相绕组通电，并且按三种通电状态循环通电，故称为单三拍运行方式。三相步进电动机还有两种通电方式双三拍运行：AB→BC→CA→AB单、双六拍运行：A→AB→B→BC→C→CA→A六拍运行时的步矩角将减小一半第2节

网络节点的硬件开发3、传感器节点的开发实例第五十五页，共72页。步进电机电路－四相步进电机

第2节

网络节点的硬件开发3、传感器节点的开发实例第五十六页，共72页。步进电机电路－四相步进电机实验中步进电机的工作模式为两相四拍，使用CC2530的4个IO口进行脉冲分配。步进电机有两种工作模式：半步模式和整步模式。半步模式下的步距角为9度，整步模式则为18度。半步模式下的脉冲分配：若按相反顺序产生脉冲，则电机反转第2节

网络节点的硬件开发3、传感器节点的开发实例12345678A00111000B10000011C00001110D11100000第五十七页，共72页。步进电机电路－四相步进电机整步模式下的脉冲分配若按相反顺序产生脉冲，则电机反转。1357A0100B1011C0011D1101第2节

网络节点的硬件开发3、传感器节点的开发实例第五十八页，共72页。振动传感器第2节

网络节点的硬件开发3、传感器节点的开发实例SW-420滚珠震动开关施密特门电路第五十九页，共72页。光照传感器第2节

网络节点的硬件开发3、传感器节点的开发实例第六十页，共72页。人体感应传感器第2节

网络节点的硬件开发3、传感器节点的开发实例第六十一页，共72页。温湿度传感器第2节

网络节点的硬件开发3、传感器节点的开发实例第六十二页，共72页。TinyOS是加州大学伯克利分校开发的开放源代码、专为嵌入式无线传感网络设计的操作系统。TinyOS的程序采用的是模块化设计，所以它的程序核心往往都很小（核心代码和数据大约400字节左右），能够突破传感器存储资源少的限制，这能够让TinyOS很有效的运行在无线传感器网络上并去执行相应的管理工作等。TinyOS本身提供了一系列的组件，可以很简单方便的编制程序，用来获取和处理传感器的数据并通过无线电来传输信息。TinyOS在构建无线传感器网络时，它会有一个基地控制台，主要是用来控制各个传感器子节点，并聚集和处理它们所采集到的信息。TinyOS只要在控制台发出管理信息，然后由各个节点通过无线网络互相传递，最后达到协同一致的目的，比较方便。第3节WSN的操作系统

1、TinyOS简介第六十三页，共72页。TinyOS的应用程序都是基于事件驱动模式的，采用事件触发任务(tasks)去唤醒传感器工作。一般用在对于时间要求不是很高的应用中，且tasks之间是平等的，即在执行时是按顺序先后来得，而不能互相占先执行。为了减少tasks的运行时间，要求每一个task都很短小，能够使系统的负担较轻。在TinyOS中由于tasks之间不能互相占先执行，所以TinyOS没有提供任何阻塞操作，为了让一个耗时较长的操作尽快完成，一般来说都是将对这个操作的需求和这个操作的完成分开来实现，以便获得较高的执行效率。TinyOS是由事件驱动的，这样可以在空闲时让系统进入休眠态来降低能耗。第3节WSN的操作系统

1、TinyOS简介第六十四页，共72页。在ZigBee协议框架中包含大量的应用程序对象(任务)，Z-Stack协议栈使用OSAL来管理这些任务。OSAL就是以实现多任务为核心的系统资源管理机制。OSAL实现了类似操作系统的某些功能，但并不能称之为真正意义上的操作系统。OSAL以一种任务分配资源的机制,形成了一个简单多任务的操作系统。OSAL的调度机制任务调度时间管理原语通信第3节WSN的操作系统

2、Z-Stack的OSAL第六十五页，共72页。第3节WSN的操作系统

2、Z-Stack的OSAL任务调度ZigBee协议栈中有很多并发操作要执行，每一层都设计了一个事件处理函数，用来处理与这一层操作相关的各种事件(任务)。这些任务由ZigBee协议栈中调度程序OSAL来进行管理，这样，整个协议栈便会按照时间顺序有条不紊的运行。ZigBee协议栈对于实时性要求不高，因此在设计任务调度程序时，OSAL采用了轮询任务调度队列的方法来进行任务调度管理。第六十六页，共72页。第3节WSN的操作系统

2、Z-Stack的OSALOSAL采用链表结构来管理协议栈各层的任务。链表中每一项是一个结构体，用来记录链表中相关任务的基本信息。链表的建立按照任务优先级从高到低的顺序进行插入的。优先级高的任务将被插入到优先级低的任务前面。如果俩任务优先级相同，则按照时间顺序加入到链表中。任务链表在系统启动时建立，直到系统关闭才被销毁。第六十七页，共72页。第3节WSN的操作系统

2、Z-Stack的OSAL主循环函数处理机制tasksEvents数组存放序号0到tasksCnt的每个任务在本次循环中是否要被运行。tasksArr数组则存放对应每个任务的