物联网专题实践tinyos传感器网络实现图书馆座位管理系统

1、无线与传感器网络实验实验报告题 目基于TinyOS光感传感器的图书馆座位管理系统学 院计算机学院专 业物联网工程班 级学 号姓 名指导教师完成日期 一、项目背景及应用前景TinyOS具有微型化、支持轻量级并发操作、灵活、低功耗等优点，已经被成千上万的研发人员采用，应用于范围广阔的无线传感器网络中。每个TinyOS程序至少应该具有一个用户组件，该用户组件通过接口调用下层组件提供的服务，实现程序的功能，如数据采集、数据处理、数据收发等。用户组件的开发为TinyOS程序设计的重点。TinyOS提供一些常用组件，如执行组件、传感器组件、通信组件。执行组件用于控制LED指示灯、继电器、步进电机等硬件模块

2、；传感器组件用于采集环境数据，如温度、亮度等；通信组件则实现与其它节点通信。TinyOS提供两种通信组件：通过无线电收发器通信的组件和通过UART口通信的组件，后者则应用于槽节点中。硬件抽象层对上层组件屏蔽了底层硬件的特性，从而实现上层组件的硬件无关性，以方便程序移植。2、 功能描述本组选题为基于TinyOS光感传感器的图书馆座位管理系统程序启动后，节点终端有规律的在一段时间内接收光感信号，如果处于接收时段收到一个遮掩信号，则向中转节点发送一个代表有人的信息包，否则发送一个代表无人的信息包，然后通过串口与PC连接，使用监听工具对应的在PC上表示出有人或者无人的信息三、结构描述通信结构从通信的结

3、构来说，系统共分为3个部分：终端节点收发数据，根据收到的数据让某个灯亮；中转节点中转计算机端和终端节点收发的数据；计算机端接收到中转节点发来的数据并进行处理。系统结构概念如图3-1所示。 图3-1 系统结构概念图四、系统的设计与实现本系统由三个部分组成：计算机端、1个中转节点和4个终端节点。系统具体设计为：计算机端从程序一开始的时候，通过中转节点分别向四个节点发送reset信息，终端节点接收到数据后把所有座位置为空，终端节点定期检测光强变化，并判断是否有人占据座位，相应的改变亮灯位置，向中转节点发送数据，计算机端通过端口监听得到数据并进行处理，并在屏幕上显示。4.1 终端节点终端节点是我们进行

4、效果演示的部分。它负责发数据，感应外界对它进行的操作（光感强度的变化）。实现这个部分的功能代码如下：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部分代码4.2中转节点对于中转节点的代码主要是基于BlinkToRadio实现的，部分代码如表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部分代码3）将1）对应id号烧入4个节点终端，将2）烧入中转节点，终端节点只需在准备通信前装上电池。4.3计算机端计算机端是系统数据处理的主要部分。首先由它向中转节点发送reset信息，再由中转节点转发给终端节点。终端节点收到数据后将处理后的数据发给中转节点，计算机端通过端口监听得到数据并进行处理，显示当前的各个“座位”信息在屏幕上。为了实现这个功能我们需要调用在/opt/tinyos-2.1.0/support/sdk/java/net

8、/tinyos/tools文件夹中的Printfclient.java文件，让用户看到具体的信息。4.4 系统使用完成程序烧录之后，确保所有终端节点装有电池以及中转节点与计算机端成功相连，接下来的步骤如下：1、编译并运行Printfclient.java。向命令行输入javac Printfclient.java编译成功后，再向命令行输入java net.tinyos.tools.Printfclient运行java文件，可以看到目前各座位的信息。2、运行中转节点的reset信号，使“座位”信息清空。3、用手遮掩使光强变化观察节点变化和屏幕上显示的信息。五、测试在测试过程中，我们发现当传回的是

9、无人的信号时并不会立刻就在屏幕上显示出来，而是经过一段时间之后才在屏幕上显示多个座位无人的信息。我们猜测是中转节点代码不完善导致信息拥堵。测试数据如图所示：六、总结与收获6.1 遇到的问题和解决方法1)如何判断光强在编写代码时我们首先考虑找到发送信息的光强字段，然后通过判断光强进行下面一系列的操作，但是没找到，参考了BlinkToRadio例子后我们发现这个信息在event void Read.readDone(error_t result, uint16_t data)中的data中，经过考虑，我们把阈值定为25，以判断此时有人无人。2)检测时间的确定之前确定检测时间定为20秒，发现时间过长不利于观察，我们又把数值定在了5秒6.2 总结本次课程中我们对TinyOS有了初步的接触，学习了节点与系统之间的通信方式，节点的各项基本功能，并根据所学内容编写了一个小样例程序。在编写的过程中我们发现了一些问题并一一解决，其中最主要的技术问题已经罗列在上文中。同时，我们还遇到了一些别的问题。例如在计算机端数据接受的过程中，中转节点的消息堵塞造成不能立刻返回信息，数据不及时。在课程中，我们学习了TinyOS的理论知识，通过查