Lesson1---TinyOS入门.ppt

1、1,Lesson1 TinyOS入门,介绍TinyOS系统的一些基本概念：组件（components），模块（modules），配件 （configurations）和接口（ interfaces）。 如何编译和安装一个TinyOS程序在一个mote（尘埃）节点上。 以Blink为例介绍一个简单的应用程序是如何组建起来的。 运行环境：TinyOS 2.1 + Cygwin (Windows XP) Cygwin在Windows下提供一个类似Linux的环境,2,一、编译和安装,作为一开始的学习，先来编译一个非常简单的程序 Blink。若没有硬件节点，可以用TinyOS的TOSSIM仿真平台进行

2、编译运行。 编译TinyOS程序使用make命令，TinyOS系统有一个强大的扩展性很强的make 系统，位于 tinyos-2.x/support/make目录中。 先运行如下命令检查环境是否正确配置。 $ tos-check-env,如有错误警告，根据提示检查环境搭建的步骤。,3,一、编译和安装,接下来要检查TinyOS系统是否正常启用。 $ printenv MAKERULES,Make命令编译TinyOS应用程序的方法是：在应用程序的文件夹下运行： make platform 。如 make micaz。 TOSSIM仿真编译则为： make platform sim 。如 make

3、micaz sim。,4,1.1 确认 nesc语言的ncc编译器的版本,nesC语言是TinyOS使用的语言，而ncc是对gcc的扩展，专门用来编译nesC应用程序。 可输入 which ncc来查看系统调用的是哪个ncc编译器，会跳出该ncc的文件位置，再输入该文件目录的 version选项命令，得到其版本号。,5,1.2 在mica系列节点上下载程序,micaz 节点+串口编程辅助开发板mib510。 $ make micaz install.x mib510,serialport $ make micaz reinstall.x mib510,serialport 其中，x是分配给节点

4、的全网唯一的身份标识码；serialport是串口设备的名字，在Windows下，如果当前串口是COMn，那使用 /dev/ttySn-1 作为设备名字。 reinstall命令告诉make 系统下载当前已编译的二进制文件到节点上，它跳过了编译的过程。 输入 “make clean ”可以清除所有已经编译完成的二进制文件，然后输入 “make micaz install ”重新编译文件，然后再下载一次。 $ make micaz install.3 mib510,/dev/ttyS5,6,如果程序下载成功将会如下图所示，如果没有请重新编译下载。,7,二、组件和接口,TinyOS程序代码是用ne

5、sC语言编写的，这是C语言扩展了一些组件和并发特征后的语言。 一个nesC语言编写的程序由一个或多个组件构成或连接而成。 一个组件（conponent）由两部分组成：一个是规范说明，包含要用接口的名字；另一部分是它们的实现。 一个组件可以提供接口（interface），也可以使用接口。提供的接口描述了该组件提供给上一层调用者的功能，而使用的接口则表示了该组件本身工作时需要的功能。,8,二、组件和接口,接口是双向的：提供或使用。 接口指定了一组命令（command），其职能由接口的提供者实现。还指定了一组事件（ event），其职能由该接口的使用者实现。 也就是说，提供了接口的组件必须实现该接口

6、的命令函数；而使用了某接口的组件必须实现该接口的事件函数。 如果一个组件调用了（ call）的一个接口命令 ，必须实现该接口的事件。 一个组件可以使用（ use）或提供（ provide）多个接口或者同一接口的多个实例。,9,二、组件和接口,概述 TinyOS操作系统、库和程序服务程序是用nesC写的。 nesC是一种用于开发组件式结构程序的语言。 nesC是一种C语法风格的语言，但是支持TinyOS的并发模型，以及组织、命名和连接组件成为嵌入式网络系统的机制。 nesC应用程序由有良好定义的双向接口的组件构建； nesC把组件化/模块化的思想和TinyOS基于事件驱动的执行模型结合起来。 规

7、范 nesC应用程序由一个或多个组件连接而成。 一个组件可以提供或使用接口： 组件中command接口由组件本身实现； 组件中event接口由调用者实现； 接口是双向的，调用command接口必须实现其event接口。,10,2.1 配件和模块,组件有两种：配件和模块。 模块（module）：提供一个或多个接口的实现。 配件（configuration）：把其他的组件装配起来，连接组件使用的接口到其提供者。 每个nesC应用程序都必须有且只有一个顶层配件（top-level configuration）连接内部组件。 之所以区别设计模块与配件，是为了让系统设计者在构建应用程序的时候可以脱离现有

8、的实现。例如：设计者可以提供配件，只是简单地把一个或多个模块连接起来，而不涉及其中具体的工作。同样地，另一个开发者负责提供一组模块库，这些模块可以普遍使用到众多应用中。,11,三、例子程序Blink,Blink是一个基本的应用程序，它通过开启定时器来实现周期性地切换LED灯。 其文件位置为/opt/tinyos-2.x/apps/Blink。 编译下载到节点上，可以看到，该应用程序在节点的3个LED灯上显示了一个计数器。它只是简单的以4Hz的频率开关LED0，以2Hz开关LED1，以1HZ开关LED2。其效果就是： 每两秒3个LED显示了二进制计数从0到7。 Blink程序由两个文件组成：模块

9、文件（BlinkC.nc）和 配件文件（BlinkAppC.nc）。记住：所有程序都需要一个顶层配件，通常是以应用程序的名字命名。BlinkAppC就是Blink程序的配件，也是nesC编译器产生可执行文件的源头。而BlinkC则提供Blink程序的逻辑实现。BlinkAppC是用来连接BlinkC模块和Blink所需的其他功能组件。,12,3.1 源文件命名的一些注意,虽然可以给应用程序中的模块和配件取任意的名称，但为了简便，建议在编写代码时使用如上表所示的统一的命名格式。,13,3.2 BlinkAppC.nc,configuration BlinkAppC / 这里一般由uses 和 p

10、rovides 从句来说明使用到的和提供的接口，除了顶层配件，模块和配件多可以使用和提供接口 Implementation /实现部分 components MainC, BlinkC, LedsC; /BlinkC是编写的模块 components new TimerMilliC() as Timer0; /as命名别名方便识别 components new TimerMilliC() as Timer1; /同一组件不同实例 components new TimerMilliC() as Timer2; /components指定了这个配件用到的组件components BlinkC -

11、MainC.Boot;/ BlinkC.Boot - MainC.Boot BlinkC.Timer0 - Timer0;/BlinkC.Timer0 - Timer0.Timer0 BlinkC.Timer1 - Timer1;/ -是连接的意思 BlinkC.Timer2 - Timer2;/ -是一种包含两个内部规范元素的连接 BlinkC.Leds - LedsC;/BlinkC.Leds - LedsC.Leds /也就是把负责实现应用部分的模块BlinkC与系统的组件库连接起来 /记住， BlinkAppC 和 BlinkC 组件是不一样的。更确切的说， BlinkAppC 是由

12、Blinkc 组件连同 mainc ，ledsc 和3个 timer定时器一起组成的。 ,14,3.3 BlinkC.nc,module BlinkC () uses interface Timer as Timer0; /定义使用到的接口 /Timer1、Timer2的定义同上 uses interface Leds; uses interface Boot; /BlinkC 可以调用这些它使用的接口的任何命令，但必须实现这些接口的所有事件 event implementation event void Boot.booted() call Timer0.startPeriodic( 250

13、 ); /250ms周期性触发 call Timer1.startPeriodic( 500 ); call Timer2.startPeriodic( 1000 ); event void Timer0.fired() dbg(“BlinkC”, “Timer 0 fired %s.n”, sim_time_string(); call Leds.led0Toggle();/led0灯切换灭-亮状态 /Timer1、Timer2的fired()事件函数同上 ,15,3.4 接口连接,nesC使用 箭头 来绑定一个接口到另一个接口，但一定要是同一类接口。 例如 A - B 意为 A连接到B。

14、A 是接口的使用者（ user） ，而 B是接口的提供者（ provider）。完整的 表达式应该为： A. a - B. b 这意味着， 组件A的接口a 连接到 组件B的接口 b。 当一个组件使用或者提供同一个接口的多个不同实例时，设置别名就非常有必要了。如 BlinkC 中的 timer0, timer1, timer2。,16,3.4 接口连接,当一个组件只含有一个接口的时候，就可以省略接口的名字了。如 BlinAppC中Blinkc.leds ledsC 。 就省略了 LedsC组件中包含的接口leds。其等同于：Blinkc.leds ledsC.leds 。 由于 BlinkC组件

15、中仅仅含有一个leds的接口实例，那也同样等同于：Blinkc ledsC.leds 。 同样地，TimerMilliC 组件只提供了单一的 timer 接口实例，也不必包含在下面的连接里：BlinkC.Timer0 - Timer0 连接的箭头是 可以对称倒反的。如 Timer0 Timer0为了方便阅读，大多数连接的箭头还是 从左到右的。,17,3.5 MainC.nc,#include hardware.h configuration MainC provides interface Boot;/提供接口Boot uses interface Init as SoftwareInit;

16、implementation components PlatformC, RealMainP, TinySchedulerC; RealMainP.Scheduler - TinySchedulerC; RealMainP.PlatformInit - PlatformC; SoftwareInit = RealMainP.SoftwareInit; Boot = RealMainP; /RealMainP使用SoftwareInit接口，提供Boot接口 ,这里的“=”是一种包含一个外部规范元素的连接。这种连接可以有效地使两个规范元素等价，如S1=S2，但是这种等价必须满足下面的条件之一：

17、S1内部，S2外部（或者相反），且S1和S2是同时被提供的或同时被使用的。 S1和S2都是外部的，而且一个是被提供，一个是被使用。,18,3.6 LedsC implementation . generic configuration TimerMilliC() provides interface Timer; implementation ,19,四、图形化文档说明,精心设计的TinyOS 系统通常有很多层的配置，每一层都简单地提取了抽象概念，以很少的可执行代码来实现复杂的配置。 要想到达底层的模块，或者操纵各个层，使用文本编辑器是很费力的。幸好，TinyOS 和nesC有一个名为 nesdoc的辅助工具， 它可以自动地从源代码产生说明文档。除了注释之外， nesdoc 还可以显示配件的结构与组成。 nesdoc的使用方法：在应用程序的目录下输入“make platform docs”，比如“make micaz docs” 生成的文档保存在