第8章 无线传感器网络试验

无线传感器网络简明教程

（第2版）崔逊学左从菊编著第八章无线传感器网络试验本章内容8.1实验背景和设计8.2实验内容和步骤8.1实验背景和设计Mica系列传感器网络的编程实验学习安装和使用CrossBow公司的Mica传感器网络，练习传感器网络的基本应用，加深学生对传感器网络基本工作原理和实现方法的理解，强化学生将传感器网络课本知识与工程实践相结合的能力。2、实验目的1、实验名称8.1实验背景和设计PC机显示数据发送与接受消息事件驱动的传感器数据获取掌握安装TinyOS操作系统实验目标8.1实验背景和设计操作系统：安装有Cygwin的Windows2000/XP操作系统，或者安装有GCC编译器的Linux操作系统。下载并安装以下软件：3、实验所需软件①Cygwin();②WinAVR();③nesC();④JavaJDK(/j2se/1.4.1);

⑤TinyOS(/projects/tinyos/projects/tinyos).8.1实验背景和设计除了采用普通计算机以外，还需要的实验硬件设备清单如图：5、实验设备8.1实验背景和设计

MIB510的具体型号为MIB510CA，下图所示的各标号部件的含义如下：①9针的RS232接口。

②与MICAz/MICA2相连的51针接口。

③与MICA2DOT相连的19针接口。

④MICAz/MICA2发光二极管指示器：红、绿、黄。

⑤编程指示器：发光二极管为绿色，表示“电源开启”；如果为红色，表示“编程中”。

⑥编程接口开关：On/Off开关控制串行传输。

⑦临时开关：复位编程处理器和Mote。

⑧10针Jtag接口。

⑨电源：5V@50mA应用外接电源。8.1实验背景和设计Mica2的具体型号为MPR400CB，各标号部件的含义分别如下：①51针的接口(插针型)。

②电源On/Off开关。③外接电源的接口。④MMCX接口(插孔型)。8.1实验背景和设计传感器板的具体型号为MTS300，各标号部件的含义分别如下：①51针的接口(插座型)。②光传感器。③声音传感器(4kHz)。④蜂鸣器。8.1实验背景和设计8.2实验内容和步骤(1)下载与安装

TinyOS操作系统有两种安装方式，一种是使用安装向导自动安装，另一种是全手动安装。不管使用哪种方式，都需要安装相同的RPM。1、安装TinyOS8.2实验内容和步骤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。

这里介绍在Windows平台下自动安装TinyOS。

TinyOS自动安装程序的下载地址如下：/tos/dist-1.1.0/tinyos/windows/tinyos-1.1.0-lis.exe。

TinyOS1.1.0安装向导提供的软件包包括如下工具：8.2实验内容和步骤

用户可以选择“完全”安装和“自定义”安装两种类型之一。完全安装包括以上所有内容，而自定义安装允许用户选择自己需要的部分。完全自定义8.2实验内容和步骤用户需要选择一个安装目录。所有选择的模块都会安装在这个目录下。以下称这个安装目录为INSTALLDIR，通常默认目录为C:\ProgramFiles\UCB\，并假设我们选择完全自动安装的选项。8.2实验内容和步骤

①PC工具验证如果在Windows平台下使用TinyOS开发环境，“toscheck”是一个专门用来检验这些软件是否正确安装以及相应的环境变量是否设置完好的工具。在cygwinshell命令行的提示下，转到tinyos-1.x/tools/scripts目录，运行toscheck，输出结果可能会报告环境变量设置不正确，TinyOS运行检查不通过。8.2实验内容和步骤(2)软件与硬件验证根据系统的提示，需要自己设置一下环境变量。对于TinyOS1.x的环境变量设置问题，可以修改C:\ProgramFiles\UCB\cygwin\etc\profile.d\tinyos.sh文件，内容如下：#设置TinyOS根路径exportTOSROOT='/opt/tinyos-1.x'#设置TinyOS核心组件所在的目录exportTOSDIR='$TOSROOT/tos'#classpath的设置需要根据自己的安装路径进行设置exportCLASSPATH='.;$CLASSPATH;C:\ProgramFiles\UCB\cygwin\opt\tinyos-.x\tools\java\javapath;C:\ProgramFiles\UCB\cygwin\opt\tinyos-1.x\tools\java;'#设置Make入口点exportMAKERULES='$TOSROOT/tools/make/Makerules‘8.2实验内容和步骤重新启动cygwin之后，再运行toscheck进行验证，系统会报告安装成功。最后一行报告“toscheckcompletedwithouterror.”，这是十分重要的，只有显式了这一行才表示安装无误；否则如果报告存在什么错误或问题，一定要先修补好。8.2实验内容和步骤

②硬件验证

TinyOS的apps目录下有一个应用程序“MicaHWVerify”，是专门用来测试mica/mica2/mica2dot系列硬件设备是否功能完好的验证工具。

对于传感器节点在硬件编程时须注意：若使用配套的电源给编程接口板供电，将传感器节点插到接口板前要保证节点上的电池已取出；若利用传感器节点上的电池给编程接口板供电，不需再接电源，并保证电池电量大于等于3.0V且节点上开关状态为On。如果既外接电源，又采用电池供电，很可能会烧毁电路板。8.2实验内容和步骤

这是运行hardware_checkjava程序，输出结果类似如下内容：

hardware_checkstartedHardwareverificationsuccessful.NodeSerialID:16048fb6001e

这里返回远端节点的序列号，表示传感器节点之间进行无线通信已经成功。如果远端传感器节点关闭或工作不正常，将返回提示信息“Nodetransmissionfailure”。如果系统通过了上述测试，就可以进行TinyOS的开发工作了。8.2实验内容和步骤该应用程序位于apps/Sense目录，配置文件为Sense.nc，实现模块文件为SenseM.nc。

跟前面的例子一样，在C:\ProgramFiles\UCB\cygwin\opt\tinyos-1.x\apps\Sense目录下输入命令：makemicainstall2、事件驱动的传感器数据获取8.2实验内容和步骤TinyOS支持的所有传感器板都在tos/sensorboards目录下，每个目录对应一种型号，目录名称与主板名称相一致。这里ADC将光传感器获取的大样本数据转化为10位的数字，表示当节点在光亮处时LED关掉，在黑暗中LED则发亮，因而将该数据的高三位求反。在SenseM.nc的函数ADC.dataReady()中有如下语句：“display(7-((data>>7)&0x7));”，就是为了实现这个用途。8.2实验内容和步骤实验步骤如下：

(1)将网络节点Mica2通过串口与MIB510编程板相连。

(2)打开Cygwin窗口，输入下面的命：cd/opt/tinyos-1.x/apps/CntToLedsAndRfm(3)输入编译命令：makemica2install(4)输入命令：cd/opt/tinyos-1.x/apps/RfmToLeds(5)