无线传感器网络微内核操作系统研究与实现

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1、摘要摘要无线传感器网络技术凭借其低功耗、低成本、分布式和自组织等特点带来了信息技术的一场变革。无线传感器网络节点的硬件资源极其有限，决定了节点上的嵌入式操作系统必须能够在有限的物理空间内实现对系统的高效管理。无线传感器网络操作系统成为无线传感器网络技术的研究课题之一。本文以远程健康监护应用为背景，针对该应用场合中任务频繁、通信实时性强等特点，对无线传感器网络操作系统的效率和实时性提出了很高的要求。围绕这一要求，本文充分吸收了由加州大学伯克利分校开发的无线传感器网络操作系统TinyOS的小代码量和组件化思

2、想等优点，设计了一种基于两级调度策略的无线传感器网络微内核操作系统zTOS，并在Freescale公司第二代WSN芯片MCl3213上实现和验证。zTOS将事件驱动机制和基于优先级的任务调度机制相结合，两级的调度策略提高了系统的实时性，有效地解决7"TinyOS在任务频繁时严重影响网络通信能力的问题，是一种符合远程健康监护应用的无线传感器网络操作系统。测试结果表明，与TinyOS相比，微内核的zTOS高效的调度策略提高了处理器的响应速度，从而提高了系统的实时性和可靠性，改善了网络通信能力，因此较好地满足

3、了远程健康监护系统的应用要求。关键词：无线传感器网络操作系统，TinyOS，优先级AbstractDepending蚀thefeaturesoflowpower,lowcost,distributionandself-organizationete，thewirelesssensornetwork(WSN)technologybringsarevolutionintheinformationtechnology．Thelimitationofhardwareresourcedecidesthatthee

4、mbeddedoperationsystemintheWSNnodesmustmanagethesystemefficientlyinalimitedphysicalspace，thereforetheresearchofWSNoperationsystembecomesoneofthetasksintheWSNtechnology．Basing011theapplicationofremotehealthsupervision,thefeaturesoffrequenttasksandstrongco

5、mmunicationreal-timeinthecaseputforwardsomedesignrequirementsfortheWSNoperationsystem．ThepaperabsorbstheadvantageofWSNoperationsystemTinyOS·smallsizeandmodularizationfillly,whichWasdevelopedbytheUniversityofCaliforniaBerkeley,andmakesadesignoftheWSNmicro

6、kerneloperationsystemzTOSforthetwodegreedispatchmechanism,thenachievesitinFreescale'ssecond—generationWSNchipMC13213．zTOScombinestheevent-drivenmechanismwiththedispatchmechanismforpriority,thetwodegreedispatchmechanismimprovesthereal-timeofsystem,andreso

7、lvestheproblemofnetcommunicationcapabilityeffectivelywhichisinfluencedterriblybytheTinyOSwhenthetasksarefrequent．zTOSistheWSNoperationsystemthataccordswiththeapplicationofremotehealthsupervision．Comparing1)l，ittltheTmyOS，thetestshowsthatthemicrokernelzTO

8、S'seffectivedispatchmechanismincreasestheresponsespeedoftheprocessor,improvesthereal-timeandthereliabilityofsystem,andalsoenlargesthecommunicationcapabilityofnet,thusfulfilstheapplicationrequirementofremotehealthsupervisio