第8章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡明教程

（第2版）崔遜學(xué)左從菊編著第八章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)本章內(nèi)容8.1實(shí)驗(yàn)背景和設(shè)計(jì)8.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟8.1實(shí)驗(yàn)背景和設(shè)計(jì)Mica系列傳感器網(wǎng)絡(luò)的編程實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)安裝和使用CrossBow公司的Mica傳感器網(wǎng)絡(luò)，練習(xí)傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本應(yīng)用，加深學(xué)生對傳感器網(wǎng)絡(luò)基本工作原理和實(shí)現(xiàn)方法的理解，強(qiáng)化學(xué)生將傳感器網(wǎng)絡(luò)課本知識(shí)與工程實(shí)踐相結(jié)合的能力。2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、實(shí)驗(yàn)名稱8.1實(shí)驗(yàn)背景和設(shè)計(jì)PC機(jī)顯示數(shù)據(jù)發(fā)送與接受消息事件驅(qū)動(dòng)的傳感器數(shù)據(jù)獲取掌握安裝TinyOS操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)8.1實(shí)驗(yàn)背景和設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)：安裝有Cygwin的Windows2000/XP操作系統(tǒng)，或者安裝有GCC編譯器的Linux操作系統(tǒng)。下載并安裝以下軟件：3、實(shí)驗(yàn)所需軟件①Cygwin();②WinAVR();③nesC();④JavaJDK(/j2se/1.4.1);

⑤TinyOS(/projects/tinyos/projects/tinyos).8.1實(shí)驗(yàn)背景和設(shè)計(jì)除了采用普通計(jì)算機(jī)以外，還需要的實(shí)驗(yàn)硬件設(shè)備清單如圖：5、實(shí)驗(yàn)設(shè)備8.1實(shí)驗(yàn)背景和設(shè)計(jì)

MIB510的具體型號(hào)為MIB510CA，下圖所示的各標(biāo)號(hào)部件的含義如下：①9針的RS232接口。

②與MICAz/MICA2相連的51針接口。

③與MICA2DOT相連的19針接口。

④MICAz/MICA2發(fā)光二極管指示器：紅、綠、黃。

⑤編程指示器：發(fā)光二極管為綠色，表示“電源開啟”；如果為紅色，表示“編程中”。

⑥編程接口開關(guān)：On/Off開關(guān)控制串行傳輸。

⑦臨時(shí)開關(guān)：復(fù)位編程處理器和Mote。

⑧10針Jtag接口。

⑨電源：5V@50mA應(yīng)用外接電源。8.1實(shí)驗(yàn)背景和設(shè)計(jì)Mica2的具體型號(hào)為MPR400CB，各標(biāo)號(hào)部件的含義分別如下：①51針的接口(插針型)。

②電源On/Off開關(guān)。③外接電源的接口。④MMCX接口(插孔型)。8.1實(shí)驗(yàn)背景和設(shè)計(jì)傳感器板的具體型號(hào)為MTS300，各標(biāo)號(hào)部件的含義分別如下：①51針的接口(插座型)。②光傳感器。③聲音傳感器(4kHz)。④蜂鳴器。8.1實(shí)驗(yàn)背景和設(shè)計(jì)8.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟(1)下載與安裝

TinyOS操作系統(tǒng)有兩種安裝方式，一種是使用安裝向?qū)ё詣?dòng)安裝，另一種是全手動(dòng)安裝。不管使用哪種方式，都需要安裝相同的RPM。1、安裝TinyOS8.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟TinyOS1.1.0、TinyOSTools1.1.0、NesC1.1.0、Cygwin、SupportTools、Java1.4JDK&JavaCOMM2.0、Graphviz、AVRTools、avr-binutils、avr-libc20030512cvs、avr-gcc3.3-tinyos、avarice2.0.20030825cvs和avr-insightcvs-pre6.0-tinyos。

這里介紹在Windows平臺(tái)下自動(dòng)安裝TinyOS。

TinyOS自動(dòng)安裝程序的下載地址如下：/tos/dist-1.1.0/tinyos/windows/tinyos-1.1.0-lis.exe。

TinyOS1.1.0安裝向?qū)峁┑能浖ㄈ缦鹿ぞ撸?.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟

用戶可以選擇“完全”安裝和“自定義”安裝兩種類型之一。完全安裝包括以上所有內(nèi)容，而自定義安裝允許用戶選擇自己需要的部分。完全自定義8.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟用戶需要選擇一個(gè)安裝目錄。所有選擇的模塊都會(huì)安裝在這個(gè)目錄下。以下稱這個(gè)安裝目錄為INSTALLDIR，通常默認(rèn)目錄為C:\ProgramFiles\UCB\，并假設(shè)我們選擇完全自動(dòng)安裝的選項(xiàng)。8.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟

①PC工具驗(yàn)證如果在Windows平臺(tái)下使用TinyOS開發(fā)環(huán)境，“toscheck”是一個(gè)專門用來檢驗(yàn)這些軟件是否正確安裝以及相應(yīng)的環(huán)境變量是否設(shè)置完好的工具。在cygwinshell命令行的提示下，轉(zhuǎn)到tinyos-1.x/tools/scripts目錄，運(yùn)行toscheck，輸出結(jié)果可能會(huì)報(bào)告環(huán)境變量設(shè)置不正確，TinyOS運(yùn)行檢查不通過。8.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟(2)軟件與硬件驗(yàn)證根據(jù)系統(tǒng)的提示，需要自己設(shè)置一下環(huán)境變量。對于TinyOS1.x的環(huán)境變量設(shè)置問題，可以修改C:\ProgramFiles\UCB\cygwin\etc\profile.d\tinyos.sh文件，內(nèi)容如下：#設(shè)置TinyOS根路徑exportTOSROOT='/opt/tinyos-1.x'#設(shè)置TinyOS核心組件所在的目錄exportTOSDIR='$TOSROOT/tos'#classpath的設(shè)置需要根據(jù)自己的安裝路徑進(jìn)行設(shè)置exportCLASSPATH='.;$CLASSPATH;C:\ProgramFiles\UCB\cygwin\opt\tinyos-.x\tools\java\javapath;C:\ProgramFiles\UCB\cygwin\opt\tinyos-1.x\tools\java;'#設(shè)置Make入口點(diǎn)exportMAKERULES='$TOSROOT/tools/make/Makerules‘8.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟重新啟動(dòng)cygwin之后，再運(yùn)行toscheck進(jìn)行驗(yàn)證，系統(tǒng)會(huì)報(bào)告安裝成功。最后一行報(bào)告“toscheckcompletedwithouterror.”，這是十分重要的，只有顯式了這一行才表示安裝無誤；否則如果報(bào)告存在什么錯(cuò)誤或問題，一定要先修補(bǔ)好。8.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟

②硬件驗(yàn)證

TinyOS的apps目錄下有一個(gè)應(yīng)用程序“MicaHWVerify”，是專門用來測試mica/mica2/mica2dot系列硬件設(shè)備是否功能完好的驗(yàn)證工具。

對于傳感器節(jié)點(diǎn)在硬件編程時(shí)須注意：若使用配套的電源給編程接口板供電，將傳感器節(jié)點(diǎn)插到接口板前要保證節(jié)點(diǎn)上的電池已取出；若利用傳感器節(jié)點(diǎn)上的電池給編程接口板供電，不需再接電源，并保證電池電量大于等于3.0V且節(jié)點(diǎn)上開關(guān)狀態(tài)為On。如果既外接電源，又采用電池供電，很可能會(huì)燒毀電路板。8.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟

這是運(yùn)行hardware_checkjava程序，輸出結(jié)果類似如下內(nèi)容：

hardware_checkstartedHardwareverificationsuccessful.NodeSerialID:16048fb6001e

這里返回遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)的序列號(hào)，表示傳感器節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行無線通信已經(jīng)成功。如果遠(yuǎn)端傳感器節(jié)點(diǎn)關(guān)閉或工作不正常，將返回提示信息“Nodetransmissionfailure”。如果系統(tǒng)通過了上述測試，就可以進(jìn)行TinyOS的開發(fā)工作了。8.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟該應(yīng)用程序位于apps/Sense目錄，配置文件為Sense.nc，實(shí)現(xiàn)模塊文件為SenseM.nc。

跟前面的例子一樣，在C:\ProgramFiles\UCB\cygwin\opt\tinyos-1.x\apps\Sense目錄下輸入命令：makemicainstall2、事件驅(qū)動(dòng)的傳感器數(shù)據(jù)獲取8.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟TinyOS支持的所有傳感器板都在tos/sensorboards目錄下，每個(gè)目錄對應(yīng)一種型號(hào)，目錄名稱與主板名稱相一致。這里ADC將光傳感器獲取的大樣本數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為10位的數(shù)字，表示當(dāng)節(jié)點(diǎn)在光亮處時(shí)LED關(guān)掉，在黑暗中LED則發(fā)亮，因而將該數(shù)據(jù)的高三位求反。在SenseM.nc的函數(shù)ADC.dataReady()中有如下語句：“display(7-((data>>7)&0x7));”，就是為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)用途。8.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)步驟如下：

(1)將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)Mica2通過串口與MIB510編程板相連。

(2)打開Cygwin窗口，輸入下面的命：cd/opt/tinyos-1.x/apps/CntToLedsAndRfm(3)輸入編譯命令：makemica2install(4)輸入命令：cd/opt/tinyos-1.x/apps/RfmToLeds(5)