【文章內容簡介】 這允許一個單一的接口能夠表現(xiàn)組件之間復雜的交互作用 (舉例來說.,當某一事件在一個回調之前發(fā)生時，對一些事件的興趣登記)。 這是危險的，因為 TinyOS 中所有的長指令 (舉例來說. 發(fā)送包)是非中斷的。 他們的完成由一個事件( 發(fā)送完成)標志。 通過敘述接口，一個組件不能調用發(fā)送指令除非它提供 sendDone 事件的實現(xiàn)。通常指令向下調用，比如， 從應用組件到那些比較靠近硬件的調用,而事件則向上調用。特定的原始事件與硬件中斷是關聯(lián)的（引用）接口實質上是一系列事件（event）和命令（mand）的集合，接口的使用者必須實現(xiàn)接口中聲明的的事件，而接口的提供者必須實現(xiàn)接口中聲明的命令。3. 配線由上所述nesC語言主要是依靠配置文件與已有的組件連接而快速形成應用程序。連接的關鍵就是配線語法，通過配線語法將配置文件中的方法與已有庫中的連接起來。舉例說明：我們總能在nesC的配置中看到類似下面的代碼： ；其作用時將 Main 組件的接口StdControl 與XXXX中的StdControl 接口導通起來。()()調用。同樣的規(guī)則也適用于start()命令及stop()命令。至于“被使用”的接口，其子組件的初始化函數(shù)必須被使用組件顯式地調用。如：XXXX 模塊使用接口YYYY，()()中被顯式地調用。nesC 使用箭頭（）來指示和標識接口間的關系，其意義為“綁定”，即左邊的接口綁定到右邊的實現(xiàn)上。換言之，使用接口的組件在左邊，提供接口的組件在右邊，右邊的組件中將包含所使用函數(shù)的代碼實現(xiàn)。最后簡要介紹下nesC程序的編譯，由于本文主要工作都在Crossbow公司開發(fā)的平臺MoteWorks上進行。在MoteWorks框架內所有應用程序目錄中都至少包含5個文件：1. Makefile2. 3. 使用nesC編寫的應用程序配置文件4. 使用nesC編寫的模塊5. 說明文檔 。Make 工具最主要也是最基本的功能就是通過makefile 文件來描述源程序之間的相互關系并自動維護編譯工作。而makefile 文件需要按照某種語法進行編寫，文件中需要說明如何編譯各個源文件并連接生成可執(zhí)行文件，并要求定義源文件之間的依賴關系。在頂層配置文件中則描述了各組件之間的連接情況，模塊中則是函數(shù)的具體實。最后在MoteWorks的shell中輸入 make platform re|install,n programmer,COM or IP_AddrPlatform = mica2, ormicaz, mica2dot， or IRISProgrammer = mib510, ormib520, oreprb (= mib600)根據(jù)所使用硬件的不同選擇不同的平臺和網(wǎng)關板，本文使用IRIS節(jié)點和MIB520網(wǎng)關板。MIB520的COM端口可以手動指定，本文中端口號為4。 節(jié)點層當數(shù)據(jù)采集流程開始時，首先由網(wǎng)關節(jié)點接收來自服務器端的命令參數(shù)。收到參數(shù)后網(wǎng)關節(jié)點進行初始化。隨后網(wǎng)關節(jié)點對整個無線傳感器網(wǎng)絡廣播喚醒消息。收到喚醒消息的節(jié)點將開啟傳感器電源，進行采樣，收集到的數(shù)據(jù)將存入節(jié)點上的RAM。隨后采集完畢的節(jié)點會向網(wǎng)關節(jié)點發(fā)送采集完成消息，隨后網(wǎng)關節(jié)點發(fā)送上傳數(shù)據(jù)命令收集數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)上傳完畢后節(jié)點關閉傳感器電源并進入休眠狀態(tài)。節(jié)點上的程序由VibrationBase和VibrationEnd構成，分別運行在基站和終端節(jié)點。VibrationBase部分包含CXL10GP3的驅動程序，運行在XM2110節(jié)點上并管理數(shù)據(jù)采集和對采集到的數(shù)據(jù)加時間戳。隨后將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至網(wǎng)關節(jié)點也就是VibrationBase運行的地方。Base部分主要負責接受數(shù)據(jù)采集的命令及參數(shù)，收到命令后網(wǎng)關節(jié)點將逐一喚醒傳感器節(jié)點并進行時間同步（即使用網(wǎng)關時鐘時間刷新節(jié)點時鐘）。同步完成后發(fā)送采集命令，當收到采集完成消息時逐一收集節(jié)點數(shù)據(jù)。收集完數(shù)據(jù)后傳感器節(jié)點將再次進入睡眠狀態(tài)，網(wǎng)關節(jié)點隨后將收集到的數(shù)據(jù)通過USB串口送至計算機終端。（關于采集部分的技術將在第3章詳細論述） 中間層中間層的程序主要是Crossbow公司的XServe軟件，我們主要通過XServe的命令窗口輸入運行命令及參數(shù)。XServe主要功能如下：1. 支持文件、數(shù)據(jù)庫、XML的數(shù)據(jù)解析和轉發(fā)2. 三種數(shù)據(jù)轉發(fā)方式 ① 轉發(fā)串行數(shù)據(jù)流 ② 瀏覽器接口 ③ 網(wǎng)絡接口3. 報警功能4. 空中編程接口5. 健康診斷功能本文將使用其XML數(shù)據(jù)解析和轉發(fā)的功能，運行XServe時通過鍵入命令 xserve –s=/dev/ttyS5 –b=115200 –xmlc xmlport=9005 –c 使得獲得的數(shù)據(jù)以XML數(shù)據(jù)流的形式寫入9005端口。我們將監(jiān)聽此端口并將捕獲的數(shù)據(jù)轉換為json格式并使用HTTP協(xié)議傳輸至網(wǎng)頁顯示。 客戶端客戶端網(wǎng)站是由實驗室學長開發(fā)的一套收集傳感器節(jié)點數(shù)據(jù)并進行分析和深入挖掘的系統(tǒng)——Sensor information web。Sensor information web有三大主要功能：1. 為用戶提供傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收集、存儲、共享、可視化以及傳感器節(jié)點的控制。 2. 提供restful webservice api，允許用戶查詢、操作系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。用戶在注冊時，系統(tǒng)會為其分配一個授權碼，基于該授權碼，用戶可以注冊自己的傳感器節(jié)點、上傳傳感器收集的數(shù)據(jù)、在電子地圖上查看以圖表的方式顯示的數(shù)據(jù)等。3. 系統(tǒng)在web界面上提供簡單的交互界面，允許用戶通過相關命令來控制傳感器。系統(tǒng)和傳感器之間采用webservice 的方式通信，這樣可以屏蔽底層的差異，不用關心底層的通信細節(jié)；同時只要傳感器網(wǎng)絡通信的格式滿足系統(tǒng)制定的標準，用戶也可以很容易的將其集成到系統(tǒng)中。我的工作就是將采集到的數(shù)據(jù)封裝在HTTP數(shù)據(jù)報中發(fā)送到該網(wǎng)站以供使用。 功能流程程序開始運行時由XServe端啟動網(wǎng)關節(jié)點，然后由網(wǎng)關節(jié)點發(fā)送喚醒信號及命令參數(shù)啟動感應器節(jié)點采集數(shù)據(jù)。： 數(shù)據(jù)采集流程圖 3 關鍵技術本章內容主要講述節(jié)點層上的應用程序所使用到的技術,首先將詳細的敘述振動數(shù)據(jù)采樣部分的程序編寫及其與基站模塊的關系。隨后將詳細的介紹XMesh組網(wǎng)協(xié)議，XMesh是Crossbow公司開發(fā)的一套用來組建無線傳感器網(wǎng)絡的協(xié)議，其中包含了消息傳遞機制，應用程序ID等保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P鍵概念，是對TinyOS系統(tǒng)原有功能的更改和增加，帶有濃重的公司特色。最后是數(shù)據(jù)的處理部分，XServe收集上來的數(shù)據(jù)被我們轉換為Json格式封裝在協(xié)議數(shù)據(jù)包中發(fā)送到Sensor information web中，其中格式轉換使用了開源的模塊。 振動數(shù)據(jù)采集振動數(shù)據(jù)采集是本文的主要工作，要獲得振動數(shù)據(jù)需要編寫網(wǎng)關節(jié)點和傳感器節(jié)點上的應用程序。其中難點是CXL10GP3加速計的驅動編寫，因為之前沒有接觸過相關硬件驅動的編寫，所以這部分內容完全沒有頭緒卡了很長時間才完成。 加速計驅動CXL10GP3加速計是Crossbow公司生產(chǎn)的一種測量范圍在10G的3軸加速計，采用微機電系統(tǒng)（MEMS）工藝加工而成。內置包括放大和濾波在內的信號調理電路，直接輸出 0～5V的模擬信號。擁有5個針腳分別是power，gnd，x，y，z，使用時將power綁定到EXCITATION50接口。當定時器觸發(fā)時call ()來打開加速計，對于x，y，z三個軸的數(shù)據(jù)采集則放在三個事件event result_t (uint16_t data)；event result_t (uint16_t data)；event result_t (uint16_t data)，中實現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集完成后，被寫入XM2110的存儲器中。XM2110節(jié)點將發(fā)送一條數(shù)據(jù)采集完成消息到網(wǎng)關節(jié)點，隨后網(wǎng)關節(jié)點響應此消息并發(fā)送指令上傳數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)采集模塊及邏輯關系數(shù)據(jù)采集流程主要發(fā)生在基站節(jié)點與傳感器節(jié)點之間，采集程序主要由三個組件通過配線而成。其中VibrationBase運行在基站上，VibrationEnd和SampleLogM運行在傳感器節(jié)點上。VibrationBase模塊負責傳感器網(wǎng)絡與中間層XServe的聯(lián)系，主要負責接受XServe發(fā)送過來的命令參數(shù)然后對傳感器節(jié)點發(fā)出相應的消息來控制數(shù)據(jù)采集。VibrationEnd模塊在接到基站傳來的參數(shù)以后，將對整個網(wǎng)絡進行時間同步。同步完成后調用SampleLogM模塊進行振動數(shù)據(jù)采樣，SampleLogM模塊中包含了CXL10GP3加速計需要用到的驅動。在接到Base模塊的命令后對傳感器加電，并按照接收到的參數(shù)定時采集指定數(shù)量的振動數(shù)據(jù)存儲在節(jié)點的RAM中。采集完成后觸發(fā)SensingDone（）事件，這個事件將向基站發(fā)送消息告知數(shù)據(jù)采集完成。隨后基站會發(fā)送命令由VibrationEnd模塊將數(shù)據(jù)上傳。： 節(jié)點程序個模塊關系圖 數(shù)據(jù)采集模塊的技術要點我在編寫數(shù)據(jù)采集部分的程序時花費了最多的時間和精力，這部分遇到的問題和難點也最多。首先是驅動編寫的問題，由于之前從未接觸過硬件驅動的編寫。這部分工作一開始就進入了死胡同，面對一個加速計完全不知道從何著手。需要發(fā)送什么命令來啟動它，怎么讀數(shù)據(jù)，怎么控制它等等一系列問題。最后我向Crossbow公司的技術支持寫信求助，他們給了我加速計的詳細資料，解決了我大部分的疑問。使得我的工作可以繼續(xù)進行下去。實際上根據(jù)已有的資料，我并不需要編寫到匯編一級的代碼。CXL10GP3自身就有調用的方法可以方便的獲取其中的數(shù)據(jù)。其中power針有兩個方法，分別是poweron( )，poweroff( )他們分別起到開啟/關閉加速計電源的作用。對于其他的數(shù)據(jù)端口x，y，z分別有getdata( )方法可供調用?？梢酝ㄟ^配置文件將這三個針腳分別綁定到模數(shù)轉換板的對應針，當加速計開啟時模擬信號將直接傳送到對應的信號入口并轉化為數(shù)字信號。其次是時間觸發(fā)的問題，由前所述，nesC程序是基于事件驅動模式的程序。( ),無線傳感器網(wǎng)絡由于電源有限的原因必須采用短期喚醒/長期睡眠的工作模式來保證更長的工作時間。所以在其上的應用程序都是隨著時鐘觸發(fā)而執(zhí)行的，如何合理的安排時鐘到點時觸發(fā)事件中的命令調用成為合理安排各接口中函數(shù)調用的關鍵。本文中時間觸發(fā)的事件都安排在基