传感器网络操作系统平台之nesC语言及TinyOS操作系统详述

　　网络节点是构成无线传感器网络的基本单位，无线传感器网络节点有两种常用体系结构：Atmel AVR处理器+TinyOS［1］和MSP430+TinyOS［2］。本文采用 ATmega128L+TinyOS的体系结构。因此，CC2420驱动组件设计应符合TinyOS的硬件抽象体系结构（Hardware AbSTractiON Architecture，HAA）［3］.TinyOS中将硬件抽象体系结构分为3层：硬件表示层（Hardware Presentation Layer，HPL）、硬件适配层（Hardware Adapation Layer，HAL）和硬件接口层（Hardware Interface Layer，HIL）。各层功能作用及具体设计原理在本文中作了细致的研究。CC2420是一款基于IEEE 802.15.4协议的低功耗无线收发模块。本文根据硬件抽象体系结构的原则，对CC2420无线收发模块在TinyOS平台下的驱动组件设计作了深入的研究，这使得基于CC2420硬件的无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）应用程序的开发，可以与TinyOS操作系统的组件模型、主动消息、基于事件驱动等机制有效地结合起来，使应用程序具有代码量小、能耗少、并发性高等特点。

　1 nesC语言及TinyOS操作系统

　　早期的面向传感器网络的操作系统TinyOS是用汇编和C语言开发的。但经研究发现，C语言并不能高效地完成传感器网络的应用开发。所以研究人员对C语言进行了一定的扩展，提出了一种新型的编程语言--支持组件化编程的nesC（C language for network embedded Systems）语言［4］。用nesC语言编写的TinyOS［56］，将轻量级线程、主动消息通信模型、事件驱动机制和组件化编程等技术相结合，是一种专门为无线传感器网络开发的微型操作系统，使面向传感器网络的操作系统及应用程序开发的复杂度大大降低，使程序的整体性能得到优化，提高了程序的健壮性和安全性。

　　图1 TinyOS组件模型体系结构