基于TinyOS的嵌入式集成开发环境研究与实现

论文摘要

随着无线传感器网络(WSN)的不断发展,各种新型应用层出不穷,对软件的要求也越来越高,相应地对传感器网络开发工具的设计提出了更高的要求。为此,设计一个具备良好扩展性的开发环境,满足开放性、适用性、灵活性及可配置等要求,对提高无线传感器网络嵌入式软件开发效率,保证开发质量有重要意义。目前国内外许多大学、相关机构着手对无线传感器网络及其操作系统进行了研究,并推出应用于WSN的软件系统开发平台。从比较主流的几款开发平台看,它们存在着一个不足,那就是在体系结构上采用单块式的结构。这类开发平台一般由一个工具集组成,每个工具可能由多个过程组成;任一过程可以调用其它过程,包括同一工具内的过程和不同工具内的过程两种。这样工具间的交互关系是网状的,相当复杂,导致开发平台扩展比较困难,因为修改任何一个过程或工具可能会导致多个相关的过程或工具发生错误。因此,研究面向无线传感器网络嵌入式软件开发的新型开发平台体系结构,提高可扩展性和工具的使用效率,成为当前研究的一个重点。论文首先介绍了嵌入式软件开发环境的相关背景知识及目前发展状况,分析了基于构件的软件体系结构及无线传感器网络操作系统TinyOS。在分析的基础上,探讨了以软总线作为系统的框架,将各工具模块集成到开发平台中,使之形成一个有机整体的开发平台设计思想。根据这种思想,结合无线传感器网络嵌入式软件开发的特点,设计并实现了一个集成开发环境实例TosIDE:它将软件总线作为各工具模块交互的唯一信道,实现了工具模块的即插即用功能,用户可以根据需要进行工具的更换和升级。TosIDE不仅满足目前无线传感器网络嵌入式软件开发的需要,而且提高了开发平台的扩展性、兼容性,可以满足将来新的功能模块的集成要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 嵌入式集成开发环境概述
• 1.1.1 嵌入式系统开发
• 1.1.2 嵌入式软件的特点
• 1.1.3 嵌入式软件开发平台
• 1.1.4 集成开发环境IDE 的主要功能
• 1.2 国内外发展现状
• 1.2.1 嵌入式软件开发平台发展现状
• 1.2.2 无线传感器网络及TinyOS 分析
• 1.2.3 基于TinyOS 的集成开发环境发展现状
• 1.3 课题的研究目的和意义
• 1.4 主要研究内容
• 1.5 论文的组织结构
• 第二章 软件体系结构简介
• 2.1 软件体系结构概述
• 2.1.1 软件体系结构的有关定义
• 2.1.2 软件体系的发展
• 2.1.3 软件体系结构的意义
• 2.2 软件体系结构的描述方法
• 2.2.1 低层体系结构的描述
• 2.2.2 高层体系结构的描述方法
• 2.3 层次式的软件体系结构
• 2.3.1 NIST/ECMA 参考模型
• 2.3.2 层次式软件体系结构的评价
• 2.4 构件化的软件体系结构
• 2.4.1 软件构件的概念和内容
• 2.4.2 构件化的软件体系结构
• 第三章 无线传感器网络操作系统 TinyOS 分析
• 3.1 无线传感器网络操作系统 TinyOS
• 3.1.1 TinyOS 简介
• 3.1.2 TinyOS 组件模型
• 3.2 TinyOS 事件驱动机制、调度策略
• 3.2.1 事件驱动机制
• 3.2.2 调度策略
• 3.3 nesC 语言分析
• 3.3.1 nesC 概况
• 3.3.2 nesC 语言基本思想
• 3.3.3 nesC 编译技术
• 3.3.4 组件设计
• 第四章 TosIDE 体系结构研究
• 4.1 基于软总线的体系结构分析
• 4.1.1 软件总线简介
• 4.1.2 TosIDE 体系结构描述
• 4.1.3 TosIDE 运行原理
• 4.2 子系统模块功能描述
• 4.2.1 组件列表及管理模块
• 4.2.2 组件关联结构视图模块
• 4.2.3 代码编辑模块
• 4.2.4 系统模拟仿真
• 4.2.5 项目管理
• 4.2.6 编译及调试
• 第五章 TosIDE 设计与实现
• 5.1 软件总线及适配器设计
• 5.1.1 软件总线模型的选取
• 5.1.2 软件总线的设计
• 5.1.3 总线服务管理模块的设计
• 5.2 TinyOS 组件化开发设计
• 5.2.1 组件视图列表及管理模块
• 5.2.2 组件关联结构视图模块
• 5.2.3 代码编辑模块
• 5.3 项目管理模块设计
• 5.4 编译及调试的集成方法
• 5.5 构件集成的实现
• 5.5.1 TosIDE 构件集成机制的框架结构实现
• 5.5.2 构件集成机制
• 5.5.3 消息管理器设计
• 5.6 基于软总线的开发平台的集成与验证
• 5.7 集成开发平台的运行与演示
• 第六章 总结
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 下一步工作分析
• 致谢
• 参考文献
• 在校期间的论文发表情况