1、無線與傳感器網絡實驗實驗報告題 目基于TinyOS光感傳感器的圖書館座位管理系統學 院計算機學院專 業物聯網工程班 級學 號姓 名指導教師完成日期 一、項目背景及應用前景TinyOS具有微型化、支持輕量級并發操作、靈活、低功耗等優點，已經被成千上萬的研發人員采用，應用于范圍廣闊的無線傳感器網絡中。每個TinyOS程序至少應該具有一個用戶組件，該用戶組件通過接口調用下層組件提供的服務，實現程序的功能，如數據采集、數據處理、數據收發等。用戶組件的開發為TinyOS程序設計的重點。TinyOS提供一些常用組件，如執行組件、傳感器組件、通信組件。執行組件用于控制LED指示燈、繼電器、步進電機等硬件模塊

2、；傳感器組件用于采集環境數據，如溫度、亮度等；通信組件則實現與其它節點通信。TinyOS提供兩種通信組件：通過無線電收發器通信的組件和通過UART口通信的組件，后者則應用于槽節點中。硬件抽象層對上層組件屏蔽了底層硬件的特性，從而實現上層組件的硬件無關性，以方便程序移植。2、 功能描述本組選題為基于TinyOS光感傳感器的圖書館座位管理系統程序啟動后，節點終端有規律的在一段時間內接收光感信號，如果處于接收時段收到一個遮掩信號，則向中轉節點發送一個代表有人的信息包，否則發送一個代表無人的信息包，然后通過串口與PC連接，使用監聽工具對應的在PC上表示出有人或者無人的信息三、結構描述通信結構從通信的結

3、構來說，系統共分為3個部分：終端節點收發數據，根據收到的數據讓某個燈亮；中轉節點中轉計算機端和終端節點收發的數據；計算機端接收到中轉節點發來的數據并進行處理。系統結構概念如圖3-1所示。 圖3-1 系統結構概念圖四、系統的設計與實現本系統由三個部分組成：計算機端、1個中轉節點和4個終端節點。系統具體設計為：計算機端從程序一開始的時候，通過中轉節點分別向四個節點發送reset信息，終端節點接收到數據后把所有座位置為空，終端節點定期檢測光強變化，并判斷是否有人占據座位，相應的改變亮燈位置，向中轉節點發送數據，計算機端通過端口監聽得到數據并進行處理，并在屏幕上顯示。4.1 終端節點終端節點是我們進行

4、效果演示的部分。它負責發數據，感應外界對它進行的操作（光感強度的變化）。實現這個部分的功能代碼如下：void sendToHost(uint16_t operate) if (!busy) Msg* btrpkt = (Msg*)(call Packet.getPayload(&pkt,sizeof(Msg); if (btrpkt = NULL) return; btrpkt->nodeid = TOS_NODE_ID; btrpkt->operate = operate; if (call AMSend.send(AM_BROADCAST_ADDR, &pkt,

5、 sizeof(Msg) = SUCCESS) busy = TRUE; void succeed() call Leds.led1On(); sendToHost(2); void failed() call Leds.led1Off(); sendToHost(1); 表4-1 DeskC.nc部分代碼4.2中轉節點對于中轉節點的代碼主要是基于BlinkToRadio實現的，部分代碼如表4-2所示。typedef nx_struct Msg nx_uint16_t nodeid; nx_uint16_t reset; nx_uint16_t operate; Msg;void resetR

6、ats() scoreAll=0; score=0; if (!busy) Msg* btrpkt = (Msg*)(call Packet.getPayload(&pkt,sizeof(Msg); if (btrpkt = NULL) return; btrpkt->nodeid =TOS_NODE_ID; btrpkt->operate =0; btrpkt->reset = 1; if (call AMSend.send(AM_BROADCAST_ADDR, &pkt, sizeof(Msg) = SUCCESS) busy = TRUE; printf

7、("Time out! Clear all information!n"); printfflush(); 表4-2 Control.nc部分代碼3）將1）對應id號燒入4個節點終端，將2）燒入中轉節點，終端節點只需在準備通信前裝上電池。4.3計算機端計算機端是系統數據處理的主要部分。首先由它向中轉節點發送reset信息，再由中轉節點轉發給終端節點。終端節點收到數據后將處理后的數據發給中轉節點，計算機端通過端口監聽得到數據并進行處理，顯示當前的各個“座位”信息在屏幕上。為了實現這個功能我們需要調用在/opt/tinyos-2.1.0/support/sdk/java/net

8、/tinyos/tools文件夾中的Printfclient.java文件，讓用戶看到具體的信息。4.4 系統使用完成程序燒錄之后，確保所有終端節點裝有電池以及中轉節點與計算機端成功相連，接下來的步驟如下：1、編譯并運行Printfclient.java。向命令行輸入javac Printfclient.java編譯成功后，再向命令行輸入java net.tinyos.tools.Printfclient運行java文件，可以看到目前各座位的信息。2、運行中轉節點的reset信號，使“座位”信息清空。3、用手遮掩使光強變化觀察節點變化和屏幕上顯示的信息。五、測試在測試過程中，我們發現當傳回的是

9、無人的信號時并不會立刻就在屏幕上顯示出來，而是經過一段時間之后才在屏幕上顯示多個座位無人的信息。我們猜測是中轉節點代碼不完善導致信息擁堵。測試數據如圖所示：六、總結與收獲6.1 遇到的問題和解決方法1)如何判斷光強在編寫代碼時我們首先考慮找到發送信息的光強字段，然后通過判斷光強進行下面一系列的操作，但是沒找到，參考了BlinkToRadio例子后我們發現這個信息在event void Read.readDone(error_t result, uint16_t data)中的data中，經過考慮，我們把閾值定為25，以判斷此時有人無人。2)檢測時間的確定之前確定檢測時間定為20秒，發現時間過長不利于觀察，我們又把數值定在了5秒6.2 總結本次課程中我們對TinyOS有了初步的接觸，學習了節點與系統之間的通信方式，節點的各項基本功能，并根據所學內容編寫了一個小樣例程序。在編寫的過程中我們發現了一些問題并一一解決，其中最主要的技術問題已經羅列在上文中。同時，我們還遇到了一些別的問題。例如在計算機端數據接受的過程中，中轉節點的消息堵塞造成不能立刻返回信息，數據不及時。在課程中，我們學習了TinyOS的理論知識，通過查