基于TinyOS的嵌入式无线传感器网络设计

　　3 嵌入式操作系统的设计与实现

　　无线传感器网络是由大量节点组成的网络系统，每个节点可看作一个微型的嵌入式平台。现有的嵌入式操作系统大多是实时操作系统，很少考虑能源供应，而且占用空间很大。由于无线传感器网络节点处理能力、电源及存储能力有限，采用 TinyOS嵌入式系统，并引入轻线程、主动消息、事件驱动和组件化编程。TinyOS是一种专门为嵌入式操作系统设计的基于组件的操作系统，由nesC 语言实现，主要应用于无线传感器网络。TinyOS根据嵌入应用可以轻易增减控制执行的功能，而且编译器可避免数据竞争的现象，可节省硬件资源，并能执行多个快速响应的控制操作。

　　3．1 组件

　　TinyOS操作系统一般由Main组件(初始化硬件并执行调度程序)、应用组件(实现具体应用功能)、系统组件(为应用层组件提供服务)、HPL(硬件描述层)构成。这种体系结构使得TinyOS非常方便用户使用，增加了操作系统的移植性和软件的复用性。

　　3．2 接口

　　这里的接口是一个双向通道，它具有的功能和事件通知能力是双向的，向调用者提供命令和实现命令者进行事件通告。代码如下：

　　TinyOS应用程序还要使用testSM，GenericComm等组件实现无线传感器网络的逻辑功能。test5M提供接口的命令，并实现对调用接口事件的响应；GenericComm通过调用其他组件实现从消息包到主动消息、位级数据传送到无线电收发模块的功能。为了能将TinyOS移植到节点平台上，需要根据节点平台设计修改TinyOS中的初始化代码，编写自己的BSP程序，达到移植操作系统的目的。

　　GenericComm提供了256个消息收发接口，采用CSMA／AD的MAC协议，消息到达组件test5M中，receive事件就会立刻调用。因此在这个事件中实现不同消息的转换，从而实现通信双方的握手：

　　4 结 语

　　在分析无线传感器网络体系结构的基础上，设计以超低功耗单片机MSP430为核心，并结合了无线收发模块nRF24E1的无线传感器网络节点。软件开发平台采用TinyOS操作系统，从硬件、软件等方面对无线传感器网络的节点进行了设计。