物联网TinyOS实验培训.ppt

1、物联网实验平台技术培训,TinyOS实验培训,成都道惟尔科技有限公司 易杰洋,培训内容,一、TinyOS基础常识 二、演示实验光照及温湿度采集实验 三、演示实验点对点通信实验,2020/8/22,2/24,物联网实验平台技术培训,一、TinyOS基础知识,TinyOS是专门为WSN设计的低功耗嵌入式操作系统。 其特点为： 采用简单的先进先出非抢占式任务调度策略 基于组件（component）的程序模型 集成了Active Message通信协议,2020/8/22,3/24,物联网实验平台技术培训,TinyOS调度机制,任务和事件两级调度。任务之间不能互相抢占，事件优先于任务执行,2020/8

2、/22,4/24,图4_1 TinyOS调度机制,物联网实验平台技术培训,TinyOS层次结构,用户编写 系统自带 硬件设备,2020/8/22,5/24,图4_2 TinyOS层次结构,物联网实验平台技术培训,组件（component）,TinyOS操作系统的组件分为3种类型 ：硬件抽象组件，合成硬件组件和高层软件组件。,2020/8/22,6/24,图4_3 组件与接口,物联网实验平台技术培训,接口（interface）,接口是访问组件的唯一途径。 接口是命令（command）和事件(event)函数的集合。,interface Timer command void startPeriod

3、ic(uint32_t dt); event void fired(); ,2020/8/22,7/24,物联网实验平台技术培训,培训内容,一、TinyOS基础常识 二、演示实验光照及温湿度采集实验 三、演示实验点对点通信实验,2020/8/22,8/24,物联网实验平台技术培训,光照及温湿度采集实验,实验目的 掌握TinyOS基于组件的编程方法 了解CC2430片上ADC采集光照值的工作原理 了解数字温湿度传感器SHT的工作原理 实验内容 编程实现光照强度和温湿度的周期性采集,2020/8/22,9/24,物联网实验平台技术培训,光照及温湿度采集实验,实验原理 光照传感器采集值为模拟值需经过

4、片上ADC进行处理。 CC2430芯片的片上ADC，分辨率可配置为8，10，12，14位。 ADC输入：P0端口引脚的信号，P0_0-P0_7分别对应于AIN0-AIN7。光照传感器输出信号接在P0_0引脚。 ADC输出：转换结果以2的补码形式保存在寄存器ADCH和ADCL中。,2020/8/22,10/24,物联网实验平台技术培训,光照及温湿度采集实验,interface AdcControl command void enable(uint8_t reference, uint8_t resolution, uint8_t input);/*配置ADC*/ command void dis

5、able();/*关闭ADC功能*/ ,interface Read command error_t read();/*触发ADC采样操作*/ event void readDone( error_t result, int16_t val );/*采样结束，返回样值*/ ,组件AdcC提供了Read接口如下：,2020/8/22,11/24,组件AdcC提供了AdcControl接口如下：,物联网实验平台技术培训,系统组件AdcC提供了接口AdcControl和Read，由模块AdcP通过对相应寄存器的操作和中断的控制实现了接口中的命令，供用户调用。,光照及温湿度采集实验,interface

6、 SHT command error_t read(); event void readDone(error_t result, uint16_t temperature, uint16_t humidity); ,组件SHTC提供了SHT接口如下：,2020/8/22,12/24,物联网实验平台技术培训,SHT11接于CC2430芯片的P1_0和P1_1，分别用于时钟同步和数据收发，引脚方向可以设置为输出（向SHT11发送命令）和输入（接收采集数据）。 主设备需向SHT11发送复位序列进行同步，之后发送传输启动序列，然后就可以向SHT11发送命令了。,光照及温湿度采集实验,configura

7、tion LightSHTSensor implementation components LightSHTSensorM; /* LightSHTSensorM模块程序， 用于实现具体代码 */ components SHTC; /* 系统SHT组件更多内容请参看 tos/lib/sensor/SHTxx文件夹*/ LightSHTSensorM.SHT - SHTC; /* 使用 SHT 接口 */ ,配置文件,组件,接口,2020/8/22,13/24,图4_4 配置文件中组件结构关系,物联网实验平台技术培训,光照及温湿度采集实验,module LightSHTSensorM uses

8、interface Boot; uses interface SHT; implementation task void SensorDataLight() /*ADBG(DBG_LEV, “rnStart Light reading.”); 14bit 、参考电压 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) /* 响应于AdcRead.read()，系统AD转

9、换完成触发该事件*/ if (result = SUCCESS) ADBG(DBG_LEV, LightRead.readDone: SUCCESS, value=0 x%xrn, val); event void Timer1.fired() post SensorDataSHT(); ,模块,定义任务,事件,提交任务,2020/8/22,14/24,物联网实验平台技术培训,光照及温湿度采集实验,实验步骤 将硬件正确连接 打开Cygwin，切换到相应目录下，输入编译烧录命令： make dw1 install,2020/8/22,15/24,图4_5 编译烧录,物联网实验平台技术培训,实验结

10、果分析,光照及温湿度采集实验,2020/8/22,16/24,周期性采样光照值和温湿度值。 value为16位的光照值，此值越大表示光照越弱； temperature为温度值，其单位为摄氏度，图中显示采集到的温度值为19.2摄氏度； humidity为湿度值，其单位为%，图中显示采集到湿度值为57.2%。,图4_6 光照及温湿度采集实验结果,物联网实验平台技术培训,培训内容,一、TinyOS基础常识 二、演示实验光照及温湿度采集实验 三、演示实验点对点通信实验,2020/8/22,17/24,物联网实验平台技术培训,点对点通信实验,实验目的 了解CC2430芯片射频收发原理。 编程实现节点之间

11、的点对点通信。 实验内容 设置节点的节点ID与网络ID，编程实现同一网络中（网络ID相同）两节点之间通信。要求从串口输入目的地址和要发送的内容，目的地址以16进制形式输入（如：0 xF3），内容长度为10个字节。,2020/8/22,18/24,物联网实验平台技术培训,点对点通信实验,实验原理 使用活动消息（ActiveMessage）模型实现点对点通信，活动模型组件ActiveMessageC包含了网络协议中路由层以下的部分，包含的主要功能有：CSMA/CA、链路层重发、重复包判断等机制。,2020/8/22,19/24,物联网实验平台技术培训,点对点通信实验,CSMA/CA机制使节点在发送

12、数据之前，首先去侦听信道状况，只有在信道空闲的情况下才发送数据，从而避免了数据碰撞，保证了节点间数据稳定传输； 链路层重发机制是当节点数据发送失败时，链路层会重发，直到发送成功或重发次数到达设定的阈值为止，提高了数据成功到达率； 重复包判断机制是节点根据发送数据包的源节点地址及数据包中的dsn域判断该包是不是重复包，如果是重复包，则不处理，防止节点收到同一个数据包的多个拷贝。,2020/8/22,20/24,物联网实验平台技术培训,点对点通信实验,ActiveMessageC向上层提供的接口有AMSend、Receive、AMPacket、Packet、Snoop等。 AMSend接口实现数据

13、的发送 Receive接口实现数据的接收 Snoop是接收发往其它节点的数据 AMPacket接口用于设置和提取数据包的源节点地址、目的地址等信息 Packet接口主要是得到数据包的有效数据长度（payload length）、最大数据长度、有效数据的起始地址等。,2020/8/22,21/24,物联网实验平台技术培训,点对点通信实验,实验步骤 将硬件正确连接 打开Cygwin，切换到/opt/dtos/apps/MP/3_1_p2p/目录下，分别对两个节点进行烧写，输入编译烧录命令： 节点A： make dw1 install NID=03 GRP=01 节点B： make dw1 insta