【正文】 統(tǒng)。MDK414（arm平臺(tái)編譯燒錄代碼軟件）、KeilC51v750a_Full（C51平臺(tái)編譯軟件）、STC手動(dòng)下載（C51燒錄代碼軟件）、R340（串口線連接USB驅(qū)動(dòng)）、ubuntu操作系統(tǒng)、linux操作系統(tǒng)。 項(xiàng)目開發(fā)詳細(xì)內(nèi)容（包括傳感器的配置、傳感器燒錄、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)收集、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在服務(wù)器端的接受及存儲(chǔ)TCPServer及MySql、數(shù)據(jù)庫(kù)及Web服務(wù)器安裝、利用JSP曲線動(dòng)態(tài)顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)）首先燒錄整合好的溫濕度傳感器的代碼。接著連接傳感器取得數(shù)據(jù)。然后在ubuntu中編譯并運(yùn)行Com_Sensor程序獲取傳感器實(shí)驗(yàn)箱的數(shù)據(jù)。 ,tinyos通過TCPServer服務(wù)器接收數(shù)據(jù)并存入MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)。最后將接收到的數(shù)據(jù)通過tinyos服務(wù)器以jsp曲線動(dòng)態(tài)顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。（包括傳感器、網(wǎng)關(guān)、傳輸網(wǎng)絡(luò)、TCPServer服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、靜態(tài)及動(dòng)態(tài)Web服務(wù)器、Web服務(wù)器客戶端；并詳細(xì)標(biāo)注設(shè)備名稱及IP地址等詳細(xì)信息；并詳細(xì)敘述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D流程） 數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)采集及A/D轉(zhuǎn)換電路 從機(jī)負(fù)責(zé)溫室內(nèi)多點(diǎn)檢測(cè),各檢測(cè)點(diǎn)的環(huán)境參數(shù)包括溫?度、土壤濕度、空氣濕度、氮濃度、降水量和氣壓等經(jīng)過各路傳?感器及其轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào),經(jīng)過多路開關(guān)進(jìn)行信號(hào)選?擇,所得信號(hào)送到相應(yīng)的信號(hào)放大整理電路放大后送入AD574,?轉(zhuǎn)換成12位二進(jìn)制數(shù),其中低8位Do~D7與PA0~PA7相連, 。CPU通過CS、R/C和CE 3 條控制線可完成啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換和讀轉(zhuǎn)換結(jié)果的操作,通過12/8 和凡兩根控制線控制輸出的位數(shù)。當(dāng)CE=1,CS=0,R/C=0, 啟動(dòng)AD574轉(zhuǎn)換。當(dāng)CE=1,CS=0,R/C=l時(shí),讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果。 當(dāng)12/8=O,且氏=0時(shí),輸出低8位數(shù)據(jù),當(dāng)12/8=0,而凡=1 時(shí),輸出高4位數(shù)據(jù)。 TinyOS無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分析 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件一般都由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)收發(fā)和電源等四個(gè)單元組成。數(shù)據(jù)采集單元通過傳感器采集外界數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；數(shù)據(jù)處理單元是節(jié)點(diǎn)的核心模塊，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)各部分的工作，如對(duì)數(shù)據(jù)采集單元采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理和保存，以及數(shù)據(jù)收發(fā)單元工作模式的設(shè)置等；數(shù)據(jù)收發(fā)單元負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的無線傳輸以及與數(shù)據(jù)處理單元的數(shù)據(jù)交互。上述四大基本模塊與相應(yīng)的操作系統(tǒng)、協(xié)議棧和應(yīng)用程序共同構(gòu)成一個(gè)基本的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，眾多的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分布在一起，就可以完成無線傳感網(wǎng)絡(luò)的基本功能。在軟件設(shè)計(jì)方面，本系統(tǒng)以專用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為依托，來管理、協(xié)調(diào)傳感器節(jié)點(diǎn)各硬件部分的工作。上層應(yīng)用以及各層的通信協(xié)議都以節(jié)能為中心，必要時(shí)可以犧牲其他的一些網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)來獲得更高的電源效率。圖4所示是一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的基本組成。傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)基本上都是為了同時(shí)滿足人們各種各樣的需要，如語音、視頻、圖像等。而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般是為了某個(gè)特定的需要而設(shè)計(jì)的，它是一種基于應(yīng)用的無線網(wǎng)絡(luò)，與移動(dòng)通信網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、Bluetooth相比，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有以下主要特點(diǎn)：(1)電源能量有限：無線網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電源都是有限的，網(wǎng)絡(luò)大多工作在無人區(qū)或者對(duì)人體有傷害的惡劣環(huán)境中，一般更換電源幾乎都是很困難的事。(2)計(jì)算能力有限：傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都采用具有嵌入式特性的處理器，但嵌入式處理器的處理能力，使傳感器節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力比較有限。(3)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量大，分布范圍廣，網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)十分密集，數(shù)量巨大，有時(shí)可能達(dá)到幾百，幾千，甚至更多。(4)動(dòng)態(tài)性拓?fù)洌簜鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能因?yàn)榄h(huán)境或節(jié)點(diǎn)電能耗盡等因素而改變，這就要求傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠適應(yīng)這種變化。 Tinyos 系統(tǒng)控制 由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的資源十分有限，傳統(tǒng)的嵌入式操作系統(tǒng)難以正常有效地運(yùn)行和工作，特別對(duì)能量和內(nèi)存的需求矛盾比較突出。因此，需要一種全新的嵌入式操作系統(tǒng)來滿足無線傳感器節(jié)點(diǎn)的基本需求。TinyOS操作系統(tǒng)就是美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的研究人員針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的開源嵌入式操作系統(tǒng)。TinyOS操作系統(tǒng)主要使用了輕量級(jí)線程、主動(dòng)消息通信、事件驅(qū)動(dòng)模式、組件化編程等技術(shù)。TinyOS操作系統(tǒng)最初使用匯編和C語言。但經(jīng)研究人員進(jìn)一步的研究及使用后發(fā)現(xiàn)，C語言并不能有效和方便地支持無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的開發(fā)。因而在經(jīng)過仔細(xì)研究和設(shè)計(jì)，并在對(duì)C語言進(jìn)行了一定擴(kuò)展的基礎(chǔ)上，提出了支持組件化編程的nesC語言，該語言可以把組件化、模塊化思想和基于事件驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行模型結(jié)合起來。由于TinyOS操作系統(tǒng)和基于TinyOS操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序全部使用nesC語言編寫，因此，在介紹TinyOS操作系統(tǒng)之前，首先介紹一下nesC語言。 nesC語言 TinyOS和在其上運(yùn)行的應(yīng)用程序可以看成是一個(gè)大的“執(zhí)行程序”，它由許多功能獨(dú)立且相互有聯(lián)系的軟件組件構(gòu)成，圖2所示是nesC語言的一般程序框架。該系統(tǒng)中的一個(gè)組件一般會(huì)提供一些接口(假定組件名為ComA)，接口可以被認(rèn)為是這個(gè)軟件組件實(shí)現(xiàn)的一組函數(shù)的聲明，是單獨(dú)定義的一組命令和事件，其他組件通過引用相同接口聲明來使用這個(gè)組件(ComA)的函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)組件間功能的相互調(diào)用，即組件的接口是實(shí)現(xiàn)組件間互連的通道。但若組件中實(shí)現(xiàn)的函數(shù)并未被它在接口中說明，就不能被其他組件所使用。nesC語言的定義中存在兩種不同功能的組件：其中組件接口中的函數(shù)功能專門在模塊的組件文件中實(shí)現(xiàn)，而不同組件之間的關(guān)系則是專門通過稱為配件的組件文件來描述的。本系統(tǒng)中的接口一般指一系列聲明的有名函數(shù)的集合，同時(shí)，接口也是連接不同組件的紐帶。組件的接口通常是雙向的，這種接口實(shí)際上是提供者組件和使用者組件之間的一個(gè)多功能交互通道。接口的提供者所實(shí)現(xiàn)的接口的一組功能函數(shù)稱為命令；接口的使用者需要實(shí)現(xiàn)的一組功能函數(shù)稱為事件。組件是nesC程序的基本單元，組件可分為模塊與配件兩種。 其中模塊是組件的邏輯功能實(shí)體，主要包括命令、事件、任務(wù)的具體實(shí)現(xiàn)。在TinyOS中，命令都是非阻塞的，它們完成后會(huì)通知相關(guān)的事件調(diào)用。一般情況下，命令調(diào)用都是向下的，即應(yīng)用組件調(diào)用那些與硬件緊密結(jié)合的組件，事件調(diào)用則正好相反。一些特殊的基本事件的調(diào)用必須綁定在硬件中斷上。nesC語言中還有一類特殊的函數(shù)稱為任務(wù)。在TinyOS系統(tǒng)中，任務(wù)是一個(gè)可以被調(diào)度的實(shí)體，類似于傳統(tǒng)操作系統(tǒng)中的進(jìn)程或線程概念。配件通常可通過一系列其他組件來實(shí)現(xiàn)一個(gè)組件規(guī)范，它主要實(shí)現(xiàn)組件間的相互訪問方式。配件包括組件列表和連接說明，組件列表定義了實(shí)現(xiàn)配件的組件，連接通?？蓪⒍x的元素(接口、命令、事件等)聯(lián)系在一起，以完成組件之間功能的調(diào)用。 TinyOS系統(tǒng)的工作原理為了適應(yīng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，TinyOS操作系統(tǒng)使用了四個(gè)主要技術(shù)，組件化編程、輕量級(jí)線程、主動(dòng)消息通信和事件驅(qū)動(dòng)模型。 組件模型TinyOS操作系統(tǒng)中的組件有四個(gè)相互關(guān)聯(lián)的部分：一組命令處理程序句柄、一組事件處理程序句柄、一個(gè)經(jīng)過封裝的私有數(shù)據(jù)幀和一組簡(jiǎn)單的任務(wù)。任務(wù)、命令和事件處理程序在私有數(shù)據(jù)幀的上下文中執(zhí)行并切換幀的狀態(tài)。TinyOS操作系統(tǒng)中的組件通常分為硬件抽象組件、合成組件、高層次的軟件組件三類。其中硬件抽象組件用于將物理硬件映射成為TinyOS操作系統(tǒng)中的組件，無線發(fā)送模塊是這種組件的代表，它可提供命令以操縱與射頻收發(fā)器相連的各個(gè)單獨(dú)的I／O引腳，并且發(fā)信號(hào)給事件以將數(shù)據(jù)位的發(fā)送和接收通知其他組件，圖3所示是天線傳感器應(yīng)用程序的組件結(jié)構(gòu)：合成組件可以模擬高級(jí)硬件的行為，這種組件的一個(gè)例子是圖3中的Radio Byte組件，它以字節(jié)為單位與上層組件交互，并以位為單位與下層無線發(fā)送模塊組件交互，最后將無線接口映射到UART設(shè)備接口上；高層次的軟件組件可完成控制、路由以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，圖3中的主動(dòng)消息處理模塊是這種組件的代表，它可履行在傳輸前填充包緩存區(qū)以及將收到的消息分發(fā)給相應(yīng)的任務(wù)的功能。主動(dòng)消息通信是一個(gè)面向消息通信的高性能通信模型。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中采用主動(dòng)消息機(jī)制的主要目的是使無線傳感器節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力和通信重疊。為使主動(dòng)消息更適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的需求，主動(dòng)消息提供了三個(gè)最基本的通信機(jī)制，其一是帶確認(rèn)的消息傳遞，其二是有明確的消息地址，其三是消息分發(fā)。在TinyOS操作系統(tǒng)中，主動(dòng)消息通信被視為一個(gè)系統(tǒng)組件，它屏蔽了下層各種不同的通信硬件，從而為上層提供了一致的通信原語，可方便開發(fā)人員實(shí)現(xiàn)各種功能的高層通信組件。在TinyOS的主動(dòng)通信中，當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)傳感器節(jié)點(diǎn)時(shí)，首先進(jìn)行緩存，然后由主動(dòng)消息把緩存中的數(shù)據(jù)分發(fā)到上層應(yīng)用。TinyOS操作系統(tǒng)不支持動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配，所以要求每個(gè)應(yīng)用程序在其所需的消息被釋放后，要能夠返回一塊未使用的消息緩存，以用于接收下一個(gè)將要來到的消息。因?yàn)樵赥inyOS操作系統(tǒng)中，各個(gè)應(yīng)用程序之間的執(zhí)行是不能搶占的，所以不會(huì)出現(xiàn)多個(gè)未使用的消息緩存發(fā)生沖突，因此，TinyOS操作系統(tǒng)的主動(dòng)消息通信組件只需要維持一個(gè)額外的消息緩存以用于接收下一個(gè)消息。如果一個(gè)應(yīng)用程序需要同時(shí)存儲(chǔ)多個(gè)消息，則需要在其私有數(shù)據(jù)幀上靜態(tài)分配額外的空間以保存消息。一般情況下，由于TinyOS操作系統(tǒng)中只提供besteffort消息傳遞機(jī)制．所以需要接收方提供確認(rèn)反饋信息給發(fā)送方，以確定發(fā)送是否成功。確認(rèn)消息可由主動(dòng)消息通信組件生成，這樣比在應(yīng)用層生成確認(rèn)消息包更能節(jié)省開銷，而且反饋 時(shí)間短。 Mote 設(shè)備套件以外的功能選項(xiàng)設(shè)備 Zigbex 服務(wù)器（HBEEMPOS II) 產(chǎn)品概括HBEZigbeXⅡ是針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)化，性價(jià)比最高的試驗(yàn)平臺(tái)。其不僅提供了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本教育，同時(shí)提供多種可以擴(kuò)展的傳感器、 RFID （無線射頻識(shí)別系統(tǒng)）及智能機(jī)器人的聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)。 *Zigbex 利用借口模塊，可以與嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行連接。使用EMPOS，可以進(jìn)行傳感器網(wǎng)絡(luò)與一般網(wǎng)絡(luò)的連接實(shí)驗(yàn)或進(jìn)行PDA應(yīng)用開發(fā)等。下圖EMPOS和Zigbex的連接構(gòu)成實(shí)例。與EMPOS有關(guān)的SPEC在表中進(jìn)行了說明。 服務(wù)器(HBEEMPOS II)構(gòu)成產(chǎn)品構(gòu)成 第五章節(jié) 開發(fā)內(nèi)容和傳輸機(jī)制 開發(fā)內(nèi)容 （包括傳感器的配置、傳感器燒錄、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)收集、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在服務(wù)器端的接受及存儲(chǔ)TCPServer及MySql、數(shù)據(jù)庫(kù)及Web服務(wù)器安裝、利用JSP曲線動(dòng)態(tài)顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)）首先燒錄整合好的溫濕度傳感器的代碼。接著連接傳感器取得數(shù)據(jù)。然后在ubuntu中編譯并運(yùn)行Com_Sensor程序獲取傳感器實(shí)驗(yàn)箱的數(shù)據(jù)。 ,tinyos通過TCPServer服務(wù)器接收數(shù)據(jù)并存入MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)。最后將接收到的數(shù)據(jù)通過tinyos服務(wù)器以jsp曲線動(dòng)態(tài)顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制 數(shù)據(jù)接收 ：數(shù)據(jù)傳輸： 數(shù)據(jù)顯示：數(shù)據(jù)保存：數(shù)據(jù)輸出：