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1、TinyOS任務調(diào)度機制與實時調(diào)度構(gòu)件設(shè)計第27卷第11期2007年11月計算機應用ComputerApplicationsVo1.27No.11Nov.20o7文章編號:1001—9081(2007)11—2740—03TinyOS任務調(diào)度機制與實時調(diào)度構(gòu)件設(shè)計劉奎安,郭文生,桑楠(電子科技大學計算機科學與工程學院,成都610054)(1ka10271982@sina.eom)摘要:TinyOS是一個開源的構(gòu)件化操作系統(tǒng),它采用構(gòu)件化描述語言nesC進行開發(fā),主要針對資源非常有限的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點而設(shè)計.分析了TinyOS一2.x的任務調(diào)度機制,針對其在實時應用領(lǐng)域的調(diào)度缺陷,設(shè)計并實現(xiàn)
2、了一種軟實時任務調(diào)度構(gòu)件.根據(jù)構(gòu)件在TOSSIM仿真器中的驗證分析,能有效增強TinyOS的實時性能.關(guān)鍵詞:無線傳感器;TinyOS;實時;構(gòu)件設(shè)計;TOSSIM中圖分類號:TP316;TP311文獻標識碼:ASchedulemechanismofTinyOSanditsreal-timeschedulecomponentdesignLIUKui—an,GUOWen—sheng,SANGNan(SchoolofCompu~rScienceandEngineering,UnivemityofElectronicScienceandTechnologyofChina,ChengduSichua
3、n610054,China)Abstract:TinyOSisanopen—sourcecomponentoperatingsystemforsensornetworksnodesthathasverylimitedresoui~e8.TinyOSWaSimplementedincomponent—developinglanguagenesC.ThroughanalyzingtheschedulemechanismofTinyOS-2.x,asoftreal—timeschedulercomponentwasdesignedandimplementedforreal—time印plicatl
4、ons.SimulationresultsinTOSSIMdemonstratethatthesoftreal?timecomponentimprovesthereal—timeperformanceofTinyOS.Keywords:wirelesssensornetworks;TinyOS;real?time;componentdesign;TOSSIM0引言1TinyOS-2.x的調(diào)度機制無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetworks,wsN)是由大量體積較小,能源受限,具有一定計算,存儲和無線通信能力的傳感器節(jié)點組成的無結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò).2J.它綜合了傳感器,嵌入式,無線網(wǎng)絡(luò),
5、分布式信息處理等技術(shù).由于WSN自身具備的特征,已廣泛應用于國防軍事,環(huán)境監(jiān)測,交通管理,醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一個新興的研究領(lǐng)域,其中存在大量挑戰(zhàn)性的研究課題,節(jié)點上的操作系統(tǒng)(WirelessSensorNetworksOperationSystem,WSNOS)設(shè)計與實現(xiàn)就是其中之一.目前,國外許多大學,研究機構(gòu)著手于WSNOS的研究,開發(fā)出了TinyOSl,Magnet,MANTIS,SenOS等具有典型特征的WSNOS.其中,由UCBerkeley依靠Smartdust(智能塵埃)項目開發(fā)出的TinyOS得到了廣泛關(guān)注和應用.TinyOS是全新面向WSN的源碼級構(gòu)件化操
6、作系統(tǒng),由構(gòu)件開發(fā)語言nesC¨開發(fā),其內(nèi)核只需要400字節(jié)的內(nèi)存空間即可運行起來,是一個輕量級操作系統(tǒng).但在實時應用中,TinyOS簡單的FIFO調(diào)度算法就顯得不再適用,在任務數(shù)較多時重要任務的響應時間無法得到保證.因此,針對實時應用的實時性需求,本文深入分析了TinyOS-2.x調(diào)度機制和調(diào)度相關(guān)的構(gòu)件,提出了具有軟實時性能的任務調(diào)度機制,開發(fā)了相應的系統(tǒng)調(diào)度構(gòu)件,通過在TOSSIM仿真器中進行仿真分析,此實時系統(tǒng)調(diào)度構(gòu)件能提高TinyOS的實時性能.1.1TinyOS的任務事件驅(qū)動的并發(fā)模型TinyOS采用任務和事件驅(qū)動相結(jié)合的兩級并發(fā)模型(如圖1).圖1TinyOS任務事件驅(qū)動并發(fā)模
7、型示意圖任務機制任務由用戶應用程序定義,可以由應用程序或事件處理程序創(chuàng)建.任務由task關(guān)鍵字定義,具體定義語法為:taskvoidmyTask(){..-}.任務由post關(guān)鍵字創(chuàng)建,具體語法為:postmyTask().創(chuàng)建任務時,TinyOS的調(diào)度器將任務加入任務隊列的隊尾.核心調(diào)度策略中的任務調(diào)度器把此任務加入任務隊列后就立即返回,任務則延遲執(zhí)行.在等待執(zhí)行的任務隊列中,各個任務之間采用FIFO原則進
