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文檔簡介
無線傳感器網絡簡明教程
(第2版)崔遜學左從菊編著第八章無線傳感器網絡試驗本章內容8.1實驗背景和設計8.2實驗內容和步驟8.1實驗背景和設計Mica系列傳感器網絡的編程實驗學習安裝和使用CrossBow公司的Mica傳感器網絡,練習傳感器網絡的基本應用,加深學生對傳感器網絡基本工作原理和實現(xiàn)方法的理解,強化學生將傳感器網絡課本知識與工程實踐相結合的能力。2、實驗目的1、實驗名稱8.1實驗背景和設計PC機顯示數(shù)據(jù)發(fā)送與接受消息事件驅動的傳感器數(shù)據(jù)獲取掌握安裝TinyOS操作系統(tǒng)實驗目標8.1實驗背景和設計操作系統(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、實驗所需軟件①Cygwin();②WinAVR();③nesC();④JavaJDK(/j2se/1.4.1);
⑤TinyOS(/projects/tinyos/projects/tinyos).8.1實驗背景和設計除了采用普通計算機以外,還需要的實驗硬件設備清單如圖:5、實驗設備8.1實驗背景和設計
MIB510的具體型號為MIB510CA,下圖所示的各標號部件的含義如下: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:On/Off開關控制串行傳輸。
⑦臨時開關:復位編程處理器和Mote。
⑧10針Jtag接口。
⑨電源:5V@50mA應用外接電源。8.1實驗背景和設計Mica2的具體型號為MPR400CB,各標號部件的含義分別如下:①51針的接口(插針型)。
②電源On/Off開關。③外接電源的接口。④MMCX接口(插孔型)。8.1實驗背景和設計傳感器板的具體型號為MTS300,各標號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實驗背景和設計8.2實驗內容和步驟(1)下載與安裝
TinyOS操作系統(tǒng)有兩種安裝方式,一種是使用安裝向導自動安裝,另一種是全手動安裝。不管使用哪種方式,都需要安裝相同的RPM。1、安裝TinyOS8.2實驗內容和步驟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平臺下自動安裝TinyOS。
TinyOS自動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安裝向導提供的軟件包包括如下工具:8.2實驗內容和步驟
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實驗內容和步驟用戶需要選擇一個安裝目錄。所有選擇的模塊都會安裝在這個目錄下。以下稱這個安裝目錄為INSTALLDIR,通常默認目錄為C:\ProgramFiles\UCB\,并假設我們選擇完全自動安裝的選項。8.2實驗內容和步驟
①PC工具驗證如果在Windows平臺下使用TinyOS開發(fā)環(huán)境,“toscheck”是一個專門用來檢驗這些軟件是否正確安裝以及相應的環(huán)境變量是否設置完好的工具。在cygwinshell命令行的提示下,轉到tinyos-1.x/tools/scripts目錄,運行toscheck,輸出結果可能會報告環(huán)境變量設置不正確,TinyOS運行檢查不通過。8.2實驗內容和步驟(2)軟件與硬件驗證根據(jù)系統(tǒng)的提示,需要自己設置一下環(huán)境變量。對于TinyOS1.x的環(huán)境變量設置問題,可以修改C:\ProgramFiles\UCB\cygwin\etc\profile.d\tinyos.sh文件,內容如下:#設置TinyOS根路徑exportTOSROOT='/opt/tinyos-1.x'#設置TinyOS核心組件所在的目錄exportTOSDIR='$TOSROOT/tos'#classpath的設置需要根據(jù)自己的安裝路徑進行設置exportCLASSPATH='.;$CLASSPATH;C:\ProgramFiles\UCB\cygwin\opt\tinyos-.x\tools\java\javapath;C:\ProgramFiles\UCB\cygwin\opt\tinyos-1.x\tools\java;'#設置Make入口點exportMAKERULES='$TOSROOT/tools/make/Makerules‘8.2實驗內容和步驟重新啟動cygwin之后,再運行toscheck進行驗證,系統(tǒng)會報告安裝成功。最后一行報告“toscheckcompletedwithouterror.”,這是十分重要的,只有顯式了這一行才表示安裝無誤;否則如果報告存在什么錯誤或問題,一定要先修補好。8.2實驗內容和步驟
②硬件驗證
TinyOS的apps目錄下有一個應用程序“MicaHWVerify”,是專門用來測試mica/mica2/mica2dot系列硬件設備是否功能完好的驗證工具。
對于傳感器節(jié)點在硬件編程時須注意:若使用配套的電源給編程接口板供電,將傳感器節(jié)點插到接口板前要保證節(jié)點上的電池已取出;若利用傳感器節(jié)點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)點上開關狀態(tài)為On。如果既外接電源,又采用電池供電,很可能會燒毀電路板。8.2實驗內容和步驟
這是運行hardware_checkjava程序,輸出結果類似如下內容:
hardware_checkstartedHardwareverificationsuccessful.NodeSerialID:16048fb6001e
這里返回遠端節(jié)點的序列號,表示傳感器節(jié)點之間進行無線通信已經成功。如果遠端傳感器節(jié)點關閉或工作不正常,將返回提示信息“Nodetransmissionfailure”。如果系統(tǒng)通過了上述測試,就可以進行TinyOS的開發(fā)工作了。8.2實驗內容和步驟該應用程序位于apps/Sense目錄,配置文件為Sense.nc,實現(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、事件驅動的傳感器數(shù)據(jù)獲取8.2實驗內容和步驟TinyOS支持的所有傳感器板都在tos/sensorboards目錄下,每個目錄對應一種型號,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)轉化為10位的數(shù)字,表示當節(jié)點在光亮處時LED關掉,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));”,就是為了實現(xiàn)這個用途。8.2實驗內容和步驟實驗步驟如下:
(1)將網絡節(jié)點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)
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