傳感器網(wǎng)絡操作系統(tǒng)平臺之nesC語言及TinyOS操作系統(tǒng)詳述

　　網(wǎng)絡節(jié)點是構成無線傳感器網(wǎng)絡的基本單位，無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點有兩種常用體系結構：Atmel AVR處理器+TinyOS［1］和MSP430+TinyOS［2］。本文采用 ATmega128L+TinyOS的體系結構。因此，CC2420驅動組件設計應符合TinyOS的硬件抽象體系結構（Hardware AbSTractiON Architecture，HAA）［3］.TinyOS中將硬件抽象體系結構分為3層：硬件表示層（Hardware Presentation Layer，HPL）、硬件適配層（Hardware Adapation Layer，HAL）和硬件接口層（Hardware Interface Layer，HIL）。各層功能作用及具體設計原理在本文中作了細致的研究。CC2420是一款基于IEEE 802.15.4協(xié)議的低功耗無線收發(fā)模塊。本文根據(jù)硬件抽象體系結構的原則，對CC2420無線收發(fā)模塊在TinyOS平臺下的驅動組件設計作了深入的研究，這使得基于CC2420硬件的無線傳感器網(wǎng)絡（Wireless Sensor Network，WSN）應用程序的開發(fā)，可以與TinyOS操作系統(tǒng)的組件模型、主動消息、基于事件驅動等機制有效地結合起來，使應用程序具有代碼量小、能耗少、并發(fā)性高等特點。

　1 nesC語言及TinyOS操作系統(tǒng)

　　早期的面向傳感器網(wǎng)絡的操作系統(tǒng)TinyOS是用匯編和C語言開發(fā)的。但經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，C語言并不能高效地完成傳感器網(wǎng)絡的應用開發(fā)。所以研究人員對C語言進行了一定的擴展，提出了一種新型的編程語言--支持組件化編程的nesC（C language for network embedded Systems）語言［4］。用nesC語言編寫的TinyOS［56］，將輕量級線程、主動消息通信模型、事件驅動機制和組件化編程等技術相結合，是一種專門為無線傳感器網(wǎng)絡開發(fā)的微型操作系統(tǒng)，使面向傳感器網(wǎng)絡的操作系統(tǒng)及應用程序開發(fā)的復雜度大大降低，使程序的整體性能得到優(yōu)化，提高了程序的健壯性和安全性。

　　圖1 TinyOS組件模型體系結構