【正文】 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： 。 在 Ubuntu11 編譯并運(yùn)行 把數(shù)據(jù)發(fā)送到 tinyos ,tinyos 通過TCPServer 服務(wù)器接收數(shù)據(jù)并存入 MySQL 數(shù)據(jù)庫。接著連接傳感器取得數(shù)據(jù)。與 EMPOS 有關(guān)的 SPEC 在表中進(jìn)行了說明。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。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)。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。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。 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。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。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。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 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。 配件通?？赏ㄟ^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。 nesC 語言中還有一類特殊的函數(shù)稱為任務(wù)。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。 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)。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。 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。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 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。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。 TinyOS 操作系統(tǒng)最初使用匯編和 C語言。 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 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。 (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。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。圖 4 所示是一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的基本組成。 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。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。 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)。當(dāng) CE=1,CS=0,R/C=0, 啟動(dòng) AD574轉(zhuǎn)換 。 （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 , 高 4位 PA0一 PA3相連。 在 Ubuntu11 編譯并運(yùn)行 把數(shù)據(jù)發(fā)送到 tinyos ,tinyos 通過TCPServer 服務(wù)器接收數(shù)據(jù)并存入 MySQL 數(shù)據(jù)庫。接著連接傳感器取得數(shù)據(jù)。 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)。 第 四 章 系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì) 硬件 ： （詳細(xì)介紹所涉及硬件的詳細(xì)內(nèi)容） Pc 機(jī)、傳感器試驗(yàn)箱、軟件光盤、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，連接所需的各種線。如果信道空閑，設(shè)備將在下一個(gè)空閑的退避時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù)。 在信標(biāo)網(wǎng)絡(luò)工作方式情況下，采用有時(shí)隙的 CSMACA 信道接入機(jī)制，在該網(wǎng)絡(luò)中，退避時(shí)隙恰好有信標(biāo)傳輸?shù)钠鹗紩r(shí)間對(duì)準(zhǔn)。 在非信標(biāo)網(wǎng)絡(luò)工作方式情況下，采用非時(shí)隙 CSMACA信道接入機(jī)制，采用該機(jī)制的設(shè)備，在每次發(fā)送數(shù)據(jù)楨或 MAC層命令時(shí)，要等待一個(gè)任意長(zhǎng)的周期，在這個(gè)任意的退避時(shí)間之后，如果設(shè)備發(fā)現(xiàn)信道空閑 ，就會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)楨和 MAC層命令；反之，如果設(shè)備發(fā)現(xiàn)信道正忙，將等待任意長(zhǎng)的周期后，再次嘗試接入信道。最后介紹了仿真平臺(tái) OPNET。 子系統(tǒng) 及每一層都有很大的差別， 針對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)中這種不同特性子系統(tǒng)的差別， 建模劃分的三個(gè) 層次，如表 所示 如何將模型中涉及的各子系統(tǒng)的特性與建模域?qū)?yīng)起來， 是建模過程中的難題， 表 列舉了系統(tǒng)的各個(gè)層面和建模域的對(duì)應(yīng)關(guān)系，其中系統(tǒng)的某一個(gè)層面可能與多個(gè)域相對(duì) 應(yīng)，建模過程中需要將幾個(gè)域結(jié)合起來。 通常在通信網(wǎng)絡(luò)和分布式系統(tǒng)中包含了從底層通信硬件到高 層應(yīng)用軟件，涉及多種技術(shù)，特性各不相同。它擁有探測(cè)器編輯器、分析工具、過濾工具、動(dòng)畫視圖等結(jié)果分析工具。 3)專用于通信網(wǎng)絡(luò) ： 詳細(xì)的模型庫提供對(duì)現(xiàn)有協(xié)議的支持并且允許用戶修改現(xiàn)有模型 或者創(chuàng)建自己的模型。三層模型與實(shí)際 的協(xié)議、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)三層相對(duì)應(yīng)，全面反映了網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)特性，提供了與外部程序或系統(tǒng) 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的機(jī)制，提供協(xié)同仿真功能。 2)分層建模： OPNET 使用層次結(jié)構(gòu)建模。仿真器通過一個(gè)圖形用戶接口幫助用戶開發(fā)不同的模型，整 個(gè)接口可以模擬、圖形化、動(dòng)畫展示輸出結(jié)果。分層模型的結(jié)果是 一個(gè)為了離散事件仿真引擎的事件隊(duì)列和一系列代表在仿真中處理 事件的節(jié)點(diǎn)的實(shí)體集 合， 每個(gè)實(shí)體包括一個(gè)仿真時(shí)處理事件的有限狀態(tài)機(jī) (Finite State Machine， FSM)。 OPNET(Optimized Network Engineering Tool)[3638]是一 個(gè)面向?qū)ο蟮碾x散事件通用網(wǎng)絡(luò)仿真器， 它使用分層模型來定義系統(tǒng)的每一方面。 目前有許多種網(wǎng)絡(luò)仿真軟件， 大部分網(wǎng)絡(luò)仿真軟件都提供了多協(xié)議和模塊化框架的通 用仿真環(huán)境，仿真軟件分為商用軟件和科研軟件，商用軟件價(jià)格昂貴，不具有開放性，但 提供了較全面的建模和協(xié)議支持， 科研軟件是一些開放性的軟件包， 可作為網(wǎng)絡(luò)研究的共 享資源，但功能不如商用軟件完善，商用軟件有 OPNET 和 COMNET 等，科研用軟件有 NS2 和 GlomoSim 等。 因而急需一種科學(xué)的手段來反映和預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的性能，網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)傳輸距離超過 200m以上時(shí)，建議選用頻率輸出信號(hào)的濕度傳感器。使用時(shí)應(yīng)按照技術(shù)要求提供合適的、符合精度要求的供電電源。有的濕度傳感器對(duì)供電電源要求比較高，否則將影響測(cè)量精度。為正確反映欲測(cè)空間的濕度，還應(yīng)避免將傳感器安放在離墻壁太近或空氣不流通的死角處。 ④ 、其它注意事項(xiàng) 濕度傳感器是非密封性的，為保護(hù)測(cè)量的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，應(yīng)盡量避免在酸性、堿性及含有機(jī)溶劑的氣氛中使用。2% 左右，甚至更高。10℃ ）和潔凈的氣體中測(cè)量的。相對(duì)濕度測(cè)量?jī)x表，即使在 20— 25℃ 下，要達(dá)到 2%RH 的準(zhǔn)確度仍是很困難的。而精度高于 177。對(duì)于要求精確控制恒溫、 恒濕的局部空間，或者需要隨時(shí)跟蹤記錄濕度變化的場(chǎng)合，再選用 177。多數(shù)情況下，如果沒有精確的控溫手段，或者被測(cè)空間是非密封的，177。將產(chǎn)生 %RH 的濕度變化 (誤差 )。眾所周知，相對(duì)濕度是溫度的函數(shù)，溫度嚴(yán)重地影響著指定空間內(nèi)的相對(duì)濕度。所以使用者一定要量體裁衣，不宜盲目追求 “ 高、精、尖 ” 。 ② 、選擇測(cè)量精度 測(cè)量精度是濕度傳感器最重要的指標(biāo)，每提高 — 個(gè)百分點(diǎn)，對(duì)濕 度傳感器來說就是上一個(gè)臺(tái)階，甚至是上一個(gè)檔次。 光照： 紅外： 選擇的注意事項(xiàng) ： ① 、 選擇測(cè)量范圍 和測(cè)量重量、溫度一樣，選擇濕度傳感器首先要確定測(cè)量范圍。如果溫度繼續(xù)下降到露點(diǎn)以下，空氣中超飽和的水蒸氣就會(huì)在物體表面上凝結(jié)成水滴。 露點(diǎn) ：指含有一定量水蒸氣（絕對(duì)濕度）的空氣，當(dāng)溫度下降到一定程度時(shí)所含的水蒸氣就會(huì)達(dá)到飽和狀態(tài)（飽和濕度）并開始液化成水， 這種現(xiàn)象叫做凝露。空氣的飽和濕度不是固定不變的，它隨著溫度的變化而變化。 飽和濕度 ：在一定溫度下，單位容積，空氣中所能容納的水汽量的最大限度。 絕對(duì)濕度 ：指單位容積的空氣里實(shí)際所含的水汽量，一般 以克為單位。日常生活中所指的適度為相對(duì)濕度，用 RH%表示。其中涉及到復(fù)雜的熱力工程學(xué)知識(shí)。在物理量的導(dǎo)出上相對(duì)濕度與溫度有著密切的關(guān)系。日常生 活中最常用的表示濕度的物理量是空氣的相對(duì)濕度。 濕度： 濕度很久以前就與生活存在著密切的關(guān)系 ,但用數(shù)量來進(jìn)行表示較為困難。 溫度： 度量物體冷熱