基于TinyOS的嵌入式無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )設計

通過(guò)配置特殊寄存器，可使nRF24E1工作在ShockBurst無(wú)線(xiàn)方式。數據低速輸入高速發(fā)送，功耗極低，并可通過(guò)軟件控制開(kāi)關(guān)進(jìn)一步降低能耗。用 MSP430的P1口控制nRF24E1，通過(guò)配置CE，PWR，CS三個(gè)控制管腳，使芯片工作在不同的模式。當nRF24E1工作在發(fā)送方式時(shí)，接口引腳為CE，CLK1和DATA；當CPU請求發(fā)送數據時(shí)，置CE為高電平。此時(shí)，將接收機地址和有效載荷數據送入nRF24E1，置CE為低電平，激活 ShockBurst發(fā)射；當nRF24E1工作在接收方式時(shí)，接口引腳為CE，DR1，CLK1和DATA。在正確設置射頻包輸入載荷的地址和大小后，置CE為高電平。此后，nRF24E1監測信息輸入，若收到有效數據包，則給處理器一個(gè)中斷，并置DR1為高電平，使處理器將有效載荷數據取走，待系統收到全部數據后再置DR1為低。此時(shí)，如果CE保持高電平，則等待新的數據包；若CE置低電平，則開(kāi)始其他工作流程。
2．4 電源模塊
傳感器網(wǎng)絡(luò )能量有限，目前主要解決節約電能的方法是采用休眠機制，即節點(diǎn)在沒(méi)有事件發(fā)生時(shí)盡快進(jìn)入休眠狀態(tài)；而在有事件發(fā)生時(shí)及時(shí)自動(dòng)醒來(lái)，并喚醒鄰居節點(diǎn)，形成數據轉發(fā)的拓撲結構。在光線(xiàn)充足的地方采用太陽(yáng)能電池代替化學(xué)電池，使節點(diǎn)有更長(cháng)的工作時(shí)間。

3 嵌入式操作系統的設計與實(shí)現
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )是由大量節點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò )系統，每個(gè)節點(diǎn)可看作一個(gè)微型的嵌入式平臺?，F有的嵌入式操作系統大多是實(shí)時(shí)操作系統，很少考慮能源供應，而且占用空間很大。由于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)處理能力、電源及存儲能力有限，采用 TinyOS嵌入式系統，并引入輕線(xiàn)程、主動(dòng)消息、事件驅動(dòng)和組件化編程。TinyOS是一種專(zhuān)門(mén)為嵌入式操作系統設計的基于組件的操作系統，由nesC 語(yǔ)言實(shí)現，主要應用于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )。TinyOS根據嵌入應用可以輕易增減控制執行的功能，而且編譯器可避免數據競爭的現象，可節省硬件資源，并能執行多個(gè)快速響應的控制操作。
3．1 組件
TinyOS操作系統一般由Main組件(初始化硬件并執行調度程序)、應用組件(實(shí)現具體應用功能)、系統組件(為應用層組件提供服務(wù))、HPL(硬件描述層)構成。這種體系結構使得TinyOS非常方便用戶(hù)使用，增加了操作系統的移植性和軟件的復用性。
3．2 接口
這里的接口是一個(gè)雙向通道，它具有的功能和事件通知能力是雙向的，向調用者提供命令和實(shí)現命令者進(jìn)行事件通告。代碼如下：