TinyOS入门

如有错误警告，根据提示检查环境搭建的步骤。
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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 micaz sim。
• 规范
– 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。
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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。
Blink
3.5 MainC.nc
#include "hardware.h" configuration MainC { provides interface Boot; //提供接口Boot uses interface Init as SoftwareInit; } 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 }
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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。 8
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。
3Biblioteka Baidu
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。
• 运行环境：TinyOS 2.1 + Cygwin (Windows XP) • Cygwin在Windows下提供一个类似Linux的环境
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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
configuration BlinkAppC { // 这里一般由uses 和 provides 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 -> 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 Blinkc 组件连同 mainc ，ledsc 和3个 timer定时器一起组成的。 } 13
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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 <- BlinkC.Timer0; //等同于BlinkC.Timer0 -> Timer0为了方便阅读，大 多数连接的箭头还是 从左到右的。 16
3.3 BlinkC.nc
module BlinkC () { uses interface Timer<TMilli> 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 ); //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 14 }
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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
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。
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• 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。
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二、组件和接口
• TinyOS程序代码是用nesC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。
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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。
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。 • 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。
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3.1 源文件命名的一些注意
文件名 文件类型
Foo.nc
Foo.h FooC.nc FooP.nc
接口文件
头文件 公共组件（配件或模块） 私有组件（配件或模块）
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。
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3.2 BlinkAppC.nc