第七章 TinyOS典型应用

7.1  传感

    本节主要介绍TinyOS系统中数据采集的工作方式，并将演示两个关于应用的例子：一个是简单的Sense实例，它周期性地读取传感数据，并显示在LED上；另一个实例Oscilloscope相对复杂些，节点周期性地读取传感器的数值并发送到基站节点，再由基站转发传感器数据到计算机串口，并在计算机上以图形界面显示出来。

    7.1.1  传感简介

    利用传感器进行感知是无线传感器网络的主要功能之一。在TinyOS 1.x中，如Oscilloscope或Sense之类的应用程序都使用ADCControl接口来获取传感器数据。当带有传感器的新平台出现，可以通过串行接口来读取传感器数据，为此需要引进诸如ADCError之类的额外接口，但是这并不一定适合于带有ADC的传感器。

    通常，采集传感器数据可以分成两个步骤：配置并启动传感器和读取传感器数据。第1步的工作非常复杂，包括传感器的配置，以及与其链接的硬件模块的配置，例如当与处理器通过模数转换器（Analog to Digital Converter，ADC）或串行外设接口（Serial Peripheral Interface，SPI）相连接时，就需要配置相应的ADC模块和SPI模块。考虑到平台不同，传感器也不同，各自的配置要求（如ADC输入通道、参考电压等）也就完全不一样。第2步的工作是读取传感器的数据，其实现较为容易。

    在TinyOS 2.x中，如Oscilloscope、Sense以及RadioSenseToLeds之类的应用都具有平台无关性，它们都没有使用如ADCControl之类的配置接口，而是使用了标准的数据获取接口，如Read接口、ReadStream接口和ReadNow接口。所有配置详情在应用程序里都被隐藏了，所以即使实际的传感器以及硬件连接情况都完全不一样，Sense应用也可以直接编译并下载到TelosB平台或MicaZ平台上。

    7.1.2  Sense实例

    Sense是一个简单的传感器数据采集程序示例。它周期性地采集传感器数据，并显示读取数值的低3位。Sense应用可以在/opt/tinyos-2.x/apps/Sense里找到，其配件SenseAppC的内容如下：

    configuration SenseAppC

    {

    }

    implementation {

    components SenseC, MainC, LedsC, new TimerMilliC();

    components new DemoSensorC() as Sensor;

      SenseC.Boot -> MainC;

      SenseC.Leds -> LedsC;

      SenseC.Timer -> TimerMilliC;

      SenseC.Read -> Sensor;

    }

    Sense应用的配件和Blink应用的BlinkAppC配件非常相似。为了更好地理解这些接口的绑定情况，查看SenseC模块中使用到的接口：

    module SenseC

    {

    uses {

    interface Boot;

    interface Leds;

    interface Timer<TMilli>;

    interface Read<uint16_t>;

      }

    }

    和BlinkC一样，SenseC模块使用了Boot、Leds和Timer＜TMilli＞接口。此外，它还使用了Read＜unit16_t＞接口。SenseC模块的具体操作步骤是：Boot接口在系统初始化后启动了一个周期性的定时器，每隔一定时间触发定时器事件，并在该事件的响应中通过Read＜unit16_t＞接口来读取数据。读取数据由Read.read命令的调用和Read.readDone事件的触发两部分构成。每次定时器到时都会调用Read.read命令，然后等待Read.readDone事件的触发。在Read.readDone事件中获取采样数据，并把数据的低3位显示在LED上。

    Read接口一次只能读取一个数据，其定义位于“tinyos-2.x/tos/interfaces”目录：

    interface Read<val_t> {

    command error_t read();

    event void readDone( error_t result, val_t val );

    }

    上述代码定义了一个通用Read接口。需要注意的是，该通用接口必须带有一个参数，当且仅当提供的接口和使用的接口具有一样的参数时，两个组件才可以连接起来。还须注意，readDone事件传递了一个＜val_t＞类型的参数，其实这只是代替实际参数的占位符。SenseC模块为Read接口使用了一个unit16_t的变量，它只能绑定到提供Read＜unit16_t＞接口的组件，这表明SenseC模块希望读取16位无符号整型数据。如果将该接口连接到提供Read＜unit8_t＞接口的组件，就会出现编译错误。