IEEE802.15.4系统无线传感器

Part Ⅰ Fundamentals

1 Wireless Sensor Network

1.1 Wireless Sensor Networks Fundamentals

1.1.1 Main Features of WSNs

1.1.2 Issues Related to Energy Management

1.2 Applications

1.3 IEEE 802.15.4 Technology

1.3.1 IEEE 802.15.4 Physical Layer

1.3.2 IEEE 802.15.4 Network Topologies and Operational Modes

1.3.3 IEEE 802.15.4 MAC Layer

1.3.4 Data Transfer Protocol and MAC Frames

1.3.5 The IEEE 802.15.4 Topology Formation Procedure

1.4 Zigbee Upper Layers

1.4.1 Zigbee Topologies

《国外电子信息精品著作:IEEE802.15.4系统无线传感器(影印版)》在数据处理以及无线传感器网络等领域进行了深入的探讨。同时在IEEE802.15.4/ZigBee紫蜂技术中如何实现数据处理给出了实际的展望。《国外电子信息精品著作:IEEE802.15.4系统无线传感器(影印版)》适合相关领域研究生及高年级本科生使用。

第1章 绪论 1

1.1 无线传感器网络概述 1

1.1.1 无线传感器网络的研究进展 2

1.1.2 无线传感器网络的体系特征 3

1.2 无线传感器网络操作系统 8

1.2.1 无线传感器网络对操作系统的需求 8

1.2.2 现有的无线传感器网络操作系统 10

1.3 TinyOS操作系统概述 13

1.3.1 设计理念 14

1.3.2 技术特点 15

1.3.3 体系结构 16

1.3.4 版本说明 17

1.4 与其他WSN操作系统的比较 20

1.5 本书章节安排 24

第2章 开发环境 26

2.1 TinyOS 2.1在Windows中的安装 26

2.1.1 搭建Java环境 27

2.1.2 安装Cygwin平台 30

2.1.3 安装平台交叉编译器 34

2.1.4 安装TinyOS源码与工具包 36

2.1.5 安装Graphviz图形工具 38

2.2 其他安装方法 39

2.2.1 在Ubuntu 9.10中的安装 39

2.2.2 使用RPM包的手动安装 41

2.2.3 TinyOS 1.x升级到TinyOS 2.x 42

2.2.4 使用CVS更新TinyOS 2.x文件 46

2.3 TinyOS安装后的测试 47

2.3.1 TinyOS文件概览 47

2.3.2 检查运行环境 48

2.3.3 仿真测试 49

2.4 程序的编译和下载 50

2.4.1 代码编辑工具 50

2.4.2 编译程序 52

2.4.3 USB串口驱动 53

2.4.4 下载程序 54

2.5 本章小结 57

第3章 nesC编程语言 58

3.1 nesC语言简介 58

3.2 nesC语言规范 59

3.2.1 接口 61

3.2.2 组件 62

3.2.3 模块及其组成 65

3.2.4 配件及其组成 68

3.3 基于nesC语言的应用程序 73

3.3.1 nesC应用程序简介 73

3.3.2 Blink实例 77

3.3.3 BlinkSingle实例 82

3.3.4 移植TinyOS 1.x代码到2.x 86

3.4 nesC程序运行模型 88

3.4.1 任务 88

3.4.2 内部函数 91

3.4.3 分阶段作业 92

3.4.4 同步与异步 94

3.4.5 原子性代码 95

3.4.6 无线模块的开启过程 96

3.5 编程约定 98

3.5.1 通用约定 98

3.5.2 软件包 98

3.5.3 语法约定 99

3.5.4 TinyOS约定 101

3.6 可视化组件关系图 103

3.7 本章小结 104

第4章 基本操作 106

4.1 点对点的无线通信 106

4.1.1 主动消息概述 106

4.1.2 通信接口和组件 107

4.1.3 消息缓存抽象 109

4.1.4 通过无线电发送消息 110

4.1.5 通过无线电接收消息 117

4.2 节点与PC的串口通信 119

4.2.1 信息源和端口测试 119

4.2.2 基站和监听工具 121

4.2.3 MIG消息接口生成工具 123

4.2.4 SerialForwarder和其他信息源 126

4.2.5 发送信息包到串口 129

4.2.6 基于printf库的打印调试 130

4.2.7 常见的串口通信故障 133

4.3 传感 134

4.3.1 传感简介 134

4.3.2 Sense实例 135

4.3.3 Oscilloscope实例 138

4.4 存储 140

4.4.1 存储简介 140

4.4.2 配置数据的存储 141

4.4.3 日志数据的存储 146

4.4.4 大数据块的存储 148

4.5 本章小结 149

第5章 系统内核 151

5.1 硬件抽象架构 151

5.1.1 架构简介 151

5.1.2 不同层次抽象的结合 154

5.1.3 横向分解 155

5.1.4 微处理器抽象 156

5.1.5 HIL抽象级别 156

5.2 任务和调度 157

5.2.1 任务简介 157

5.2.2 TinyOS 1.x的任务和调度器 157

5.2.3 TinyOS 2.x的任务 159

5.2.4 TinyOS 2.x的调度器 160

5.2.5 调度器的替换 162

5.2.6 调度器的具体实现 165

5.3 系统启动顺序 168

5.3.1 启动顺序简介 168

5.3.2 TinyOS 1.x的启动顺序 168

5.3.3 TinyOS 2.x的启动接口 169

5.3.4 TinyOS 2.x的启动顺序 170

5.3.5 系统启动和软件初始化 174

5.4 资源仲裁 175

5.4.1 资源简介 175

5.4.2 资源类型 176

5.4.3 资源仲裁 178

5.4.4 共享资源的应用实例 183

5.5 微控制器的电源管理 187

5.5.1 微控制器电源管理简介 187

5.5.2 TinyOS 1.x的电源管理 188

5.5.3 TinyOS 2.x的电源管理 189

5.5.4 外围设备和子系统 191

5.6 外围设备的电源管理 191

5.6.1 外围设备电源管理简介 191

5.6.2 电源管理模型 192

5.6.3 显式电源管理 193

5.6.4 隐式电源管理 196

5.7 串口通信 199

5.7.1 串口通信协议简介 199

5.7.2 串口协议栈的实现 200

5.7.3 串口协议栈的抽象 207

5.8 本章小结 207

第6章 平台与仿真 210

6.1 平台 210

6.1.1 平台简介 210

6.1.2 底层I/O口 211

6.1.3 新平台的建立 215

6.1.4 CC2430平台的移植 223

6.2 编译系统 226

6.2.1 编译系统简介 226

6.2.2 自定义编译系统 227

6.2.3 makefile入门 228

6.2.4 编写Makefile文件 230

6.2.5 编译工具 232

6.3 TOSSIM仿真 233

6.3.1 TOSSIM简介 233

6.3.2 仿真编译 234

6.3.3 基于Python的仿真 237

6.3.4 调试语句 239

6.3.5 网络配置 242

6.3.6 变量的观察 250

6.3.7 注入消息包 253

6.3.8 C++接口 256

6.3.9 gdb调试 258

6.4 本章小结 261

第7章 网络协议 262

7.1 分发协议 262

7.1.1 分发协议简介 262

7.1.2 相关接口和组件 263

7.1.3 EasyDissemination实例 265

7.1.4 Drip库和DIP库 269

7.2 汇聚协议 276

7.2.1 汇聚协议简介 276

7.2.2 相关接口和组件 277

7.2.3 CTP协议 279

7.2.4 CTP实现 281

7.2.5 EasyCollection实例 287

7.3 本章小结 291

第8章 高级应用技术 293

8.1 低功耗应用程序 293

8.1.1 能耗管理简介 293

8.1.2 外围设备的电源管理 294

8.1.3 无线模块的电源管理 297

8.1.4 微处理器的电源管理 300

8.1.5 低功耗传感的应用实例 300

8.2 低功耗监听 300

8.2.1 低功耗监听简介 300

8.2.2 相关接口 302

8.2.3 message_t元数据 304

8.2.4 HAL层的改进建议 305

8.3 TOSThreads线程 305

8.3.1 TOSThreads线程简介 305

8.3.2 nesC语言的API接口 306

8.3.3 C语言的API接口 309

8.3.4 支持新的系统服务 310

8.4 CC2420联网安全功能 312

8.4.1 CC2420安全模式简介 313

8.4.2 发送端的配置 313

8.4.3 接收端的配置 314

8.4.4 RadioCountToLeds实例 315

8.5 本章小结 319

第9章 基于TinyOS的应用开发实例 320

9.1 基于TSL2550传感器的光照检测 320

9.1.1 TSL2550简介 320

9.1.2 驱动实现 323

9.1.3 传感测试 330

9.2 基于GSM短信的远程数据传输 334

9.2.1 系统简介 334

9.2.2 功能实现 338

9.2.3 短信测试 348

9.3 基于简单蚁群算法的路由协议 350

9.3.1 算法简介 350

9.3.2 协议实现 353

9.3.3 仿真测试 366

9.4 本章小结 370

附录A nesC语言基本语法 371

附录B TinyOS编程技巧 374

附录C 英汉对照术语表 375

参考文献与网址 378