面向無線傳感網(wǎng)絡的構(gòu)件化開發(fā)方法

引言

隨著移動技術和互聯(lián)網(wǎng)技術的飛速發(fā)展，移動網(wǎng)絡將是下一代網(wǎng)絡發(fā)展的大趨勢。而移動網(wǎng)絡的重要子網(wǎng)之一無線傳感器網(wǎng)絡能夠大大擴展互聯(lián)網(wǎng)的觸角。由于無線傳感器網(wǎng)絡低功耗、低成本、分布式和資源有限等特點，使得開發(fā)無線傳感器網(wǎng)絡的相關協(xié)議成為無線傳感器網(wǎng)絡發(fā)展的關鍵技術因素之一。傳統(tǒng)的軟件開發(fā)方法顯然已經(jīng)不適合無線傳感器協(xié)議的開發(fā)，而近來興起的新的開發(fā)模式是基于構(gòu)件化的軟件開發(fā)方法。

基于構(gòu)件化的軟件開發(fā)(CBSD,comp onent-based software development)方法是一種可以提供軟件復用性的開發(fā)方法。構(gòu)件是用于進行軟件開發(fā)、復用和軟件組裝的基本單元。在面向構(gòu)件的技術里，一個應用軟件不是通過大量的代碼來描述，而是通過數(shù)量有限的構(gòu)件來描述，如圖1(a)所示。與傳統(tǒng)的嵌入式軟件不同，構(gòu)件化的嵌入式軟件是由一組軟件構(gòu)件構(gòu)成的，這些構(gòu)件的一個或者幾個組合成一個完整的應用;而且新的應用也可以使用已有構(gòu)件，從而提高軟件復用性。傳統(tǒng)模式下開發(fā)出來的嵌入式軟件提供的是專用服務，軟件與應用是一一對應的，如圖1(b)所示。整個過程中代碼量大，復雜度高，代碼重用性小，并且更新困難，不適應無線傳感器節(jié)點資源有限的要求。

TinyOS是一種基于構(gòu)件化的無線傳感器網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)本身就是一個構(gòu)件庫。其開發(fā)語言nesC 提供了對軟件構(gòu)件技術的支持。通過靈活組裝各個固定功能的芯片級構(gòu)件可以方便地搭建起不同硬件平臺級構(gòu)件。因此在TinyOS 系統(tǒng)下開發(fā)構(gòu)件化的無線傳感器協(xié)議的方法已被廣泛使用。但是，目前由于開發(fā)者過度依靠現(xiàn)有的集成構(gòu)件，導致開發(fā)出來協(xié)議性能并不理想。

圖1 構(gòu)件化的嵌入式軟件與傳統(tǒng)嵌入式軟件

1 現(xiàn)有開發(fā)方法描述

系統(tǒng)為了簡化開發(fā)者的開發(fā)難度，對各芯片的底層構(gòu)件進行了構(gòu)件化包裝。調(diào)用硬件底層構(gòu)件所提供的最基本功能接口，來組合實現(xiàn)一些功能模塊，如配制芯片模塊、發(fā)送數(shù)據(jù)模塊、接收數(shù)據(jù)模塊等。系統(tǒng)對各芯片的硬件抽象層的集成化操作基本是一樣的，圖2 是CC2420系統(tǒng)集成構(gòu)件調(diào)用硬件抽象層構(gòu)件的關系。

圖2 系統(tǒng)集成構(gòu)件和硬件抽象層構(gòu)件關系