【正文】 TOS消息頭部的type中，APP_ID存在套接字中。XMesh同時提供了MhopSend/receive接口來發(fā)送/接收消息，實際上用戶只能在這個接口中使用APP_ID。相應的XMesh使用App_ID來提供類似的服務，原有的AM參數(shù)在XMesh內(nèi)部使用（無線電層，路由層，傳輸層）。這使得用戶可以在他們的應用程序中向不同的服務發(fā)送消息。XMesh同時提供了一系列的TinyOS數(shù)據(jù)和接口使得用戶可以配線TinyOS組件并且在他們的應用程序中調(diào)用這些組件。XMesh允許用戶檢測消息是否需要重新發(fā)送，與連接層確認相比此種模式將消耗更多的能源和占用更多的無線電帶寬。2. 端到端確認：這種機制將連接層確認和端到端確認結(jié)合在一起，對于上傳流數(shù)據(jù)基站將返還一個ACK到源節(jié)點。消息可以使用兩種QOS（Quality of service）級別發(fā)送：1. 連接層確認：這種方式在發(fā)送者沒有收到ACK消息時提供數(shù)據(jù)的重新發(fā)送。下行數(shù)據(jù)流使得在XMesh中自基站到節(jié)點的有效率的數(shù)據(jù)交換成為可能。其中定義了一種非常重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)即：TOS_Msg消息它里面包含了協(xié)議的各個字段和用來裝載用戶數(shù)據(jù)的區(qū)域，使用時只需要調(diào)用XMesh提供的接口即可方便的使用[10]。1ms[8]。還有很多特點都是為傳感器網(wǎng)絡量身打造的。通過XMesh 的網(wǎng)絡協(xié)議可以將數(shù)據(jù)路向上發(fā)送到基站，也可以向下發(fā)送到各個獨立節(jié)點。這種多跳技術(shù)可以有效地拓展無線通信距離并且減少傳送消息時的功耗。 XMesh網(wǎng)絡協(xié)議 XMesh簡介XMesh 是美國Crossbow 公司為無線傳感器網(wǎng)絡開發(fā)的網(wǎng)絡協(xié)議，它具有多跳、adhoc 和Mesh 網(wǎng)的全部特征。這大大拖延了整個工作的進展速度。同時對于各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，Crossbow公司也有許多自定義的數(shù)據(jù)類型。最后比較煩惱的問題就是Crossbow公司自定義的多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，例如TOS_Msg消息格式就是對TinyOS系統(tǒng)原有的消息結(jié)構(gòu)進行了擴充后產(chǎn)生的。本文中時間觸發(fā)的事件都安排在基站部分的程序中，當時鐘觸發(fā)時基站執(zhí)行對應的操作如發(fā)起時間同步，發(fā)送采集數(shù)據(jù)命令等。( ),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?？梢酝ㄟ^配置文件將這三個針腳分別綁定到模數(shù)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為數(shù)字信號。其中power針有兩個方法，分別是poweron( )，poweroff( )他們分別起到開啟/關(guān)閉加速計電源的作用。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。最后我向Crossbow公司的技術(shù)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。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。： 節(jié)點程序個模塊關(guān)系圖 數(shù)據(jù)采集模塊的技術(shù)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。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。同步完成后調(diào)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(qū)動。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。 數(shù)據(jù)采集模塊及邏輯關(guān)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。數(shù)據(jù)采集完成后，被寫入XM2110的存儲器中。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。 加速計驅(qū)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。 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(guān)節(jié)點和傳感器節(jié)點上的應用程序。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(guān)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。 功能流程程序開始運行時由XServe端啟動網(wǎng)關(guān)節(jié)點，然后由網(wǎng)關(guān)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)。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(guān)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。用戶在注冊時，系統(tǒng)會為其分配一個授權(quán)碼，基于該授權(quán)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。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。我們將監(jiān)聽此端口并將捕獲的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為json格式并使用HTTP協(xié)議傳輸至網(wǎng)頁顯示。（關(guān)于采集部分的技術(shù)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)。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)。隨后將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至網(wǎng)關(guān)節(jié)點也就是VibrationBase運行的地方。節(jié)點上的程序由VibrationBase和VibrationEnd構(gòu)成，分別運行在基站和終端節(jié)點。隨后采集完畢的節(jié)點會向網(wǎng)關(guān)節(jié)點發(fā)送采集完成消息，隨后網(wǎng)關(guān)節(jié)點發(fā)送上傳數(shù)據(jù)命令收集數(shù)據(jù)。隨后網(wǎng)關(guān)節(jié)點對整個無線傳感器網(wǎng)絡廣播喚醒消息。 節(jié)點層當數(shù)據(jù)采集流程開始時，首先由網(wǎng)關(guān)節(jié)點接收來自服務器端的命令參數(shù)。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(guān)板，本文使用IRIS節(jié)點和MIB520網(wǎng)關(guān)板。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(guān)系。在MoteWorks框架內(nèi)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 。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)。如：XXXX 模塊使用接口YYYY，()()中被顯式地調(diào)用。同樣的規(guī)則也適用于start()命令及stop()命令。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。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。通常指令向下調(diào)用，比如， 從應用組件到那些比較靠近硬件的調(diào)用,而事件則向上調(diào)用。 他們的完成由一個事件( 發(fā)送完成)標志。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(diào)之前發(fā)生時，對一些事件的興趣登記)。接口使用關(guān)鍵字Provides和Uses來界定方法。這樣就可以構(gòu)建一個庫使得程序員可以方便的調(diào)用已有的模塊。之所以設置模塊和配置兩種組件就是為了使程序開發(fā)者能夠使用預建的模塊快速的裝配新的應用程序而不需要額外的編程。nesC組件類分為模塊和配置兩種：①. 模塊：提供，使用，實現(xiàn)接口，包含類C代碼。此外 nesC 要設計應對共享數(shù)據(jù)訪問的策略。這些限制使得程序分析和優(yōu)化操作得以簡化, 同時操作也更加精確。3. NesC 是一個“靜態(tài)語言”：nesC 的組件模型和參數(shù)化的接口減少了許多動態(tài)內(nèi)存分配的要求。2. 整體程序分析：節(jié)點的應用程序的大小都是很有限, 這使得整個程序分析成為現(xiàn)實。但是, C 語言也有許多的不足之處: C 語言的安全性和程序結(jié)構(gòu)化方面做的工作很不夠。Ⅰ. Nesc的特點1. nesC是c 語言的一個擴展: C 語言可以為所有在傳感器網(wǎng)絡中可能被用到的目標微控制器生成高效代碼。但是C 語言不能有效、方便地支持面向無線傳感器網(wǎng)絡的應用和操作系統(tǒng)開發(fā)。5. 作業(yè)之間互相平等, 沒有優(yōu)先級的概念。4. 基于事件的調(diào)度策略, 只需少量空間就可獲得并發(fā)性, 并允許獨立的組件共享單個執(zhí)行上下文。當作業(yè)隊列為空時, 處理器休眠, 隨后由外部事件喚醒CPU 進行作業(yè)調(diào)度。對資源采取 圖 TinyOS作業(yè)調(diào)度過程預先分配, 且目前這個隊列里最多只能有7 個待運行的作業(yè)。由前所述, TinyOS 調(diào)度機制有以下特點:1. 作業(yè)單線程運行到結(jié)束, 只分配單個作業(yè)棧,這對內(nèi)存受限的系統(tǒng)很有利。TinyOS 的作業(yè)隊列如果為空, 則進入極低功耗的Sleep 模式。即作業(yè)一旦運行, 就必須執(zhí)行至結(jié)束, 當作業(yè)主動放棄CPU 使用權(quán)時才能運行下一個作業(yè), 所以TinyOS 實際上是一種不可剝奪型內(nèi)核。作業(yè)之間互相平等, 沒有優(yōu)先級之分, 所以作業(yè)的調(diào)度采用簡單的FIFO。Ⅲ. TinyOS 的調(diào)度機制TinyOS 提供作業(yè)加事件的兩級調(diào)度。如果程序員確實可以擔保對某個數(shù)據(jù)的訪問不會導致麻煩，可以將該變量使用關(guān)鍵字norace 來聲明。避免競爭的辦法通常是在任務內(nèi)排他地訪問共享數(shù)據(jù)，或訪問所有數(shù)據(jù)都使用原子語句。命令和事件要作為硬件事件句柄的一部分而執(zhí)行必須使用關(guān)鍵字async 來聲明。作業(yè)是被延期執(zhí)行的函數(shù)，它們一旦被調(diào)度，就會運行直至結(jié)束，并且在運行過程中不準相互搶占。組成程序的組件來自于兩個方面，一部分是系統(tǒng)提供的組件，另一部分是為特定應用用戶自定義的組件。其次，nesC 定義了并發(fā)模型，該模型是基于任務（tast）及硬件事件句柄（hardware event handler）的，在編譯時會檢測數(shù)據(jù)競爭（data race）。TinyOS 定義了許多在nesC 中所表達的重要概念。nesC具有類似于C 語言的語法，但支持TinyOS 的并發(fā)模型，同