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AN EVOLVABLE OPERATING SYSTEM FOR WIRELESS SENSOR NETWORKS. 无线传感器网络应用－－ 一个可进化的作业系统. 与低功率消耗，小的代码和数据的大小，进化为设计标准，无线传感器网络的应用方面我们设计一个可进化的操作系统（ eos ）。在 EOS 提供了存储空间有效的线程管理，协同线程通信模型和网络协议栈。它也支持单片机的电源管理和无线收发器，和网络广泛的时间同步功能。首先，最重要的特征是进化的概念，该操作系统本身可以很容易地配置和升级。 关键词：无线传感器网络 ; 操作系统 ; 片上升级能力. １ . 介绍.
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AN EVOLVABLE OPERATING SYSTEM FORWIRELESS SENSOR NETWORKS 无线传感器网络应用－－ 一个可进化的作业系统
与低功率消耗，小的代码和数据的大小，进化为设计标准，无线传感器网络的应用方面我们设计一个可进化的操作系统（ eos ）。在EOS提供了存储空间有效的线程管理，协同线程通信模型和网络协议栈。它也支持单片机的电源管理和无线收发器，和网络广泛的时间同步功能。首先，最重要的特征是进化的概念，该操作系统本身可以很容易地配置和升级。 • 关键词：无线传感器网络;操作系统;片上升级能力
１.介绍 • 无线传感器网络（ wsn ） ，作为普适计算一个关键有效的技术，具有广泛的应用，这是深深植根于物理世界。由于传感器节点组成的传感器网络具有很强的资源限制性，有许多研究的挑战，必须加以克服，例如作为一个小网络协议栈，安全机制，本地化，作业系统等。近年来，传感器网络方面已经有发展的作业系统若干研究工作。其中， 2个值得关注的是伯克利分校的tiny os和科罗拉多州的Mantis Operating System（MOS) 。MOS是一个分层的多线程作业系统具有分层网络协议栈。Tiny OS操作系统是最受欢迎的传感器网络作业系统。
文中的eos 继承了MOS的多线程架构。 • 进化的作业系统（ eos ）是有更多空间的效率，同时提供微线程和通用线程，它也简化了编程。在EOS包括一个灵活的硬件抽象层（ HAL ） ，这有助于移植eos不同的硬件平台; • 轻量级和空间效率的多线程架构与合作，存在的微线程和通用线程; • 消息处理引擎，高效率和无缝使本地和远程通信; • 为建立多元化的传感器应用，减少了应用程序使用标准的编程语言和足够多的接口（ API ）。 • 针对另一项主要的方向，实现进化，在传感器透明的操作系统，它还提供自我配置，容错可靠，可升级的特点。
1 硬件： eos有限的资源，能够运行在多种传感器的硬件平台，大多严格条件。 • 2 硬件抽象层：不同类型的硬件，最终提供EOS的便携性 • 3 内核：作为我们的作业系统的核心，它包括8个功能模块：配置管理，资源管理，电源管理，信息处理，网络堆栈，任务管理，时间管理，和同步
4 设备驱动程序：它提供了所有设备的驱动程序，在传感器节点，如模数转换器，串口， EEPROM的，等等 • 5.DEBUG/监控接口：提供了用户可以调试和监视传感器节点状态的命令集 • 6. OS API:提供了EOS的各种应用接口.
２.１任务管理 • 这是名为综合任务管理。所有的任务可分为两大类：通用线程拥有各自独立的堆栈和微线程共享一个协议栈组里的一个栈。在该系统中，该方法使用一个单一的协议栈，和固定优先级调度与抢占机制。为控制抢占标准，我们使用，非抢占组的概念 ，这是一个收集任务，不得抢占同一组先抢占的部分。由于这个概念是适用于微线程，每个线程可以有两种不同的优先次序。基于（就绪）优先级是在就绪队列中实现排队。调度优先级是分配给一个线程，当它成为一个运行的线程。在系统中这个优先是控制堆栈的使用的关键。
讯息处理引擎（ mhe ）一般架构如图２，在消息队列结构细节。消息发送/调度模块（ msdm ）从用户线程接收请求。如果请求是跨线程通信，消息将被提交给ITC的消息队列;否则，数据装进一个数据包，通过网络协议栈，然后发送给网络目标。
Inter-Thread Communication (ITC) • 基本理念跨线程通信在eos是使用消息队列来存储数据交换的任务。该消息队列是实施通告的缓冲区。方式的讯息是插入到队列，然后，发音，就看采取的政策。参数指定一个消息队列的定义是，在消息队列控制块。结构一消息队列是显示在图 2 。
Remote-Thread Communication (RTC) • 我们采取三种通讯模式：基地站为中心的通信（BCC） ：基站（BS）可以大量发消息到所有传感器节点或发送消息到网络中的所有节点，同样传感器节点也可以发送消息至BS。发布/订阅通信（ PSC ）：BS或任意节点可以是的具体讯息发布或订阅者。协作/组通信（ CGC） ：一组传感器节点可以使用这个协作通信模型。
２.３网络协议栈 • 该网络协议栈是可作为一个可插拔模块，可以更新或容易改变。它支持三种通信模式。目前，基于再加上IEEE 802.15.4的PHY/MAC协议顶层的拓扑树的是用于路由。
对于BCC，基站可以对所有节点播放讯息。为了向网络中一个任意节点发送消息，基站发送的邮件列表以中间节点上的方式发到目的地。从传感器节点落后到基站，每个节点仅使用父节点达到基站。对于BCC，基站可以对所有节点播放讯息。为了向网络中一个任意节点发送消息，基站发送的邮件列表以中间节点上的方式发到目的地。从传感器节点落后到基站，每个节点仅使用父节点达到基站。 • 对于PSC，节点传送广告和订阅的信息到基站。然后基站转发公用的数据到适当的节点。 • 对于CGC，节点之间的通信是通过基站的。第一发件节点发送讯息给基站。然后基站，转发消息到相应的接收器。
２.４时间同步 • 时间同步模块使用“发送——接收”的方法实现。同步过程是由基站初始化。我们让接收模块的时间戳之前，为求更精确的时间戳，让数据包发到cc2420射频芯片。基站启动同步过程后，子节点与基站交换时间戳数据包，然后子节点可以计算出自己交换的数据包使的误差，纠正自己的本地时钟。在此期间下一级的子节点，可以监听自己的父节点的无线活动。因此，检测到父节点的同步活动后，子节点就可以与其父节点开始交流的时间戳的数据包。每当任何节点请求与自己的父节点同步，应该等待一个随机大时间片，以避免碰撞。最终的进程的从基站起到目标建立起一个同步树。
２.５电源管理 • 为增加一个感测器节点的寿命，EOS的电源管理模块监视线程的行为和内核其他部分，并决定是否过渡到一个适当的功率模式。 • 具体来说，当一个传感器节点上的所有线程停止运行，电源管理模块把传感器节点转换到睡眠状态。尽快电源管理模块调用，它集合每个线程从唤醒到睡眠状态的唤醒资源，如定时器到期，或网络数据包到达等。根据进程的执行，电源管理模块在时间和低功耗的模式中选择一个符合条件的睡眠模式。最后，传感器节点转移到选定的睡眠模式。并停留在该模式下，直到其中一个预期的中断发生的。
３EOS的先进特点 • 片上升级是不干预用户应用程序情况下作业系统要升级的能力。 • 加载/卸载热插拔模块，Configuration Manager （CM）使用的动态对象模块连接/断开技术。
Eos可以在我们的ANTS-H2的硬件平台与8位atmega128 CPU的4 KB的RAM ，为128 KB的闪存芯片平台上实现， 4 MB的扩展快闪记忆体，和ZigBee cc2420收发器作为CPU板，各种传感器，如轻，加速度计磁强计，煤气，红外光谱等。
该系统首次运作，与一个简单的FIFO的任务调度算法。这是需要，然后升级到综合任务管理计划。最重要的一点，在我们对片上升级机制，是决定新的对象模块是联系在一起的内核数据和旧的对象模块是切断了。因为任务管理模块中，它是这样做的时候任务队列是空的。该系统首次运作，与一个简单的FIFO的任务调度算法。这是需要，然后升级到综合任务管理计划。最重要的一点，在我们对片上升级机制，是决定新的对象模块是联系在一起的内核数据和旧的对象模块是切断了。因为任务管理模块中，它是这样做的时候任务队列是空的。
５总结 • 在本文中，我们为无线传感器提出了一个进化的作业系统 。架构中的每个组件，以能量消耗，高度有限的资源，和进化考虑来履行其功能。今后的工作中，我们会考虑其他议题，如安全，实时的时间限制，等等。
