实验3 节点-节点无线通信实验.docx

1、实验三 节点-节点无线通信实验 实验目的 本实验介绍了如何在 TinyOS 上进行节点与节点之间的无线通信。通过这个实验，熟悉通信相关的组件及接口以及如何发送和接收消息。 实验要求 根据提供的例子程序，详细了解程序结构，并尝试进行程序的修改运行。具体实验要求如下：1、熟悉 TinyOS 无线通信的接口和通信流程；2、修改例子程序，具体要求见后。 实验内容 1、基本概念介绍 TinyOS 提供了许多接口来抽象底层的通讯服务，并且包含了许多提供这些接口的组件。这些接口和组件都使用了一个共同的消息抽象message_t。这是一个 nesC 的结构体，如下： typedef nx_struct mes

2、sage_tnx_uint8_t headersizeof(message_header_t);nx_uint8_t dataTOSH_DATA_LENGTH;nx_uint8_t footersizeof(message_footer_t);nx_uint8_t metadatasizeof(message_metadata_t); message_t;一些典型的使用了 message_t 的接口如下： Packet：该接口提供了基本的操作 message_t 的功能，例如清楚消息内容，获取 payload 长度以及获取 payload 的地址指针等。 Send：该接口提供了基本的不基于地址

3、（address-free）的消息发送功能，例如发送一条消息以及取消一条待发消息的发送等。并且还提供了事件来提示发送是否成功。当然也提供了获取消息最大 payload 以及payload 地址指针的功能。 Receive：该接口提供了基本消息接收功能和获取 payload 信息的功能。 PacketAcknowledgements：该接口提供了获取发送消息回执的机制。 AMPacket：这个接口和 Packet 类似，提供了获取与设置一个节点的 AM地址，AM 包的目的地址以及 AM 包的类型等功能。 AMSend：这个接口和 Packet 类似，提供了获取与设置一个节点的 AM 地址，AM

4、包的目的地址以及 AM 包的类型等功能。 典型的提供了以上接口的组件有： AMReceiverC：提供了 Receive，Packet，AMPacket 接口。 AMSenderC：提供了 AMSend，Packet，AMPacket 以及PacketAcknowledge 接口。 AMSnooperC：提供了 Receive，Packet 和 AMPacket 接口。 AMSnoopingReceiverC：提供了 Receive，Packet 和 AMPacket 接口。 ActiveMessageAddressC：提供了动态修改消息地址的命令。这个命令慎用，可能会导致网络奔溃。2、消息发

5、送 打开例子程序 BlinkToRadio，这个程序通过消息发送自身的计数器至对方，同时收到对方的消息后，解析出对方的计数器，按照这个计数器亮灯，使用单个 Timer 实现发送的频率间隔。首先，我们定义数据传送的消息格式。消息包括两个部分：节点 ID 和计数值。typedef nx_struct BlinkToRadioMsgnx_uint16_t nodeid;nx_uint16_t counter;BlinkToRadioMsg;然后，现在要通过 Radio 把这条消息发送出去。1)首先，确认使用的接口和组件。AMSenderC 组件来提供 AMSend 和 Packet接口，使用 AMS

6、end 接口来发送包，使用 Packet 接口来操作 message_t。使用ActiveMessageC 提供的 SplitControl 接口来启动 Radio。因此在BlinkToRadioC.nc 中可以看到如下声明： module BlinkToRadioC.uses interface Packet;uses interface AMSend;uses interface SplitControl as AMControl;2)需要声明一些新的变量。message_t 用来数据传输，busy 用来标志是否在传输中。在 BlinkToRadioC.nc 中如下： implementa

7、tionbool busy = FALSE;message_t pkt;.3)处理 Radio 的初始化： event void Boot.booted()call AMControl.start();4)实现 AMControl.startDone 和 AMControl.stopDone 这两个事件处理器如下： event void AMControl.startDone(error_t err)if (err = SUCCESS)callTimer0.startPeriodic(TIMER_PERIOD_MILLI);elseall AMControl.start();5)发送消息逻辑。

8、在 Timer0.fired 中添加代码： event void Timer0.fired().if (!busy) BlinkToRadioMsg* btrpkt = (BlinkToRadioMsg*)(call Packet.getPayload(btrpkt-nodeid = TOS_NODE_ID;btrpkt-counter = counter;if (call AMSend.send(AM_BROADCAST_ADDR, 6)消息发送完毕后，清除忙标志位。 event void AMSend.sendDone(message_t* msg, error_t error) if (

9、7)为每个提供接口的组件添加组件声明，其中 AM_BLINKTORADIO 参数表明AMSenderC 的 AM 类型。在头文件中有定义。 ponents ActiveMessageC;components new AMSenderC(AM_BLINKTORADIO);.8)将接口的提供方和使用方连接起来。 implementation.App.Packet - AMSenderC;App.AMPacket - AMSenderC;App.AMSend - AMSenderC;App.AMControl - ActiveMessageC;3、消息接受 接收到消息后，首先解析出消息中的计数器，然

10、后计数器按照这个计数值的低三位亮灯，具体过程如下： 1) 使用 Receive 接口来接收包。在 BlinkToRadioC.nc 文件中，添加以下声明： module BlinkToRadioC .uses interface Receive2)实现接口 Receive.receive 事件处理： event message_t* Receive.receive(message_t* msg, void* payload, uint8_t len) if (len = sizeof(BlinkToRadioMsg) BlinkToRadioMsg* btrpkt = (BlinkToRadi

11、oMsg*)payload;call Leds.set(btrpkt-counter);return msg;3)添加 Receive 接口对应的组件声明。 ponents new AMReceiverC(AM_BLINKTORADIO);.4)把接口的提供方与使用方连接起来。 implementation.App.Receive - AMReceiverC;5)测试程序 分别使用 make telosb install,1 以及 make telosb install,2 烧录两个节点。通电后查看效果。当按住某一个节点的 RESET 键时，另一个节点读数应当停止。 实验要求说明 实现一个节点

12、控制亮灯读数，一个节点控制亮灯状态。具体如下： 节点 1 与节点 2 和节点 3 通信，节点 1 接受节点 2 的计数器后，保存该计数器值但不亮灯，节点 1 收到节点 3 计数值后，该值为偶数时，触发亮灯，否则，不亮灯。节点 2 与节点 3 的计数值都为自增字段。节点 3 的 Timer1.5 秒，节点 2 Timer 间隔 250 毫秒。效果：节点 1，节点 2 和节点 3 都开着的时候，节点 1 亮灯在 1.5 秒内变换，在下一个 1.5 秒内灭灯。此时按住节点 3 RESET，节点 1 停在当前亮灯状态（如果是亮，则读数变换，如果是灭，则一直是灭）。然后节点 3 RESET 松开，按住节

13、点 2 RESET，节点 1 每隔 1.5 秒亮闪一次，但是读数不变。 提示：需要分辨节点的编号来设置不同的状态。 实验过程说明首先需要修改节点通信的相关信道，根据组号选择 26 信道，在 Makefile文件中进行修改，PFLAGS+=-DCC2420_DEF_CHANNEL=26。在实验中分配的三个节点编号为 38、39、41，分别对应上述实验要求中的节点 1、2、3，修改配置文件的相关变量。enum AM_RADIO3BLINK = 6,TIMER_PERIOD_MILLI_1 = 256,TIMER_PERIOD_MILLI_2 = 256,TIMER_PERIOD_MILLI_3 =

14、 1536,NODE_ID_1 = 38,NODE_ID_2 = 39,NODE_ID_3 = 41;修改后的核心程序清单Radio3BlinkC.ncimplementation uint16_t counter;message_t pkt;bool busy = FALSE;uint16_t counter_2;uint16_t counter_3;uint16_t ledstatus;void setLeds(uint16_t val) if (val else call Leds.led0Off();if (val elsecall Leds.led1Off();if (val els

15、ecall Leds.led2Off();event void Boot.booted() call AMControl.start();event void AMControl.startDone(error_t err) if (err = SUCCESS) if (TOS_NODE_ID = NODE_ID_1) call Timer0.startPeriodic(TIMER_PERIOD_MILLI_1);else if (TOS_NODE_ID = NODE_ID_2) call Leds.led1On();call Timer0.startPeriodic(TIMER_PERIOD

16、_MILLI_2);else if (TOS_NODE_ID = NODE_ID_3) call Leds.led2On();call Timer0.startPeriodic(TIMER_PERIOD_MILLI_3); else call Leds.set(7); else call AMControl.start();event void AMControl.stopDone(error_t err) event void Timer0.fired() counter+;/call Leds.led0Toggle();if (!busy) Radio3BlinkMsg* btrpkt =

17、 (Radio3BlinkMsg*)(call Packet.getPayload(if (btrpkt = NULL) return;btrpkt-nodeid = TOS_NODE_ID;btrpkt-counter = counter;if (call AMSend.send(AM_BROADCAST_ADDR, event void AMSend.sendDone(message_t* msg, error_t err) if (event message_t* Receive.receive(message_t* msg, void* payload, uint8_t len)if

18、(TOS_NODE_ID = NODE_ID_1) if (len = sizeof(Radio3BlinkMsg) Radio3BlinkMsg* btrpkt = (Radio3BlinkMsg*)payload;uint32_t node = btrpkt-nodeid;uint16_t cnt = btrpkt-counter;if (node = NODE_ID_2) counter_2 = cnt;if (ledstatus) setLeds(counter_2); else if (node = NODE_ID_3) counter_3 = cnt;ledstatus = counter_3if (ledstatus) setLeds(counter_2);else setLeds(0); return msg;实验感想本次试验主要是对节点之间通信函数接口的认识和应用。其实节点和计算机的通信大同小异，发送方，接收方，一些标志位等。本次试验还有一个因素是节点的申请并不是那么容易，要么一直申请不上，要么申请上了过一会儿就被抢占了。解决的办法是耐心的等待申请，频繁的申请和释放，会让大家都拿不到节点。