物联网导论--第3章传感器技术要点.ppt

节点操作系统功能： 硬件驱动 资源管理 任务调度 编程借口 TinyOS TinyOS由加州伯克莱分校开发,是目前无线传感网络研究领域使用最为广泛的OS () TinyOS开发语言：nesC nesC语言是专门为资源极其受限、硬件平台多样化的传感节点设计的开发语言 使用nesC编写的应用程序是基于组件的 组件之间的交互必须通过使用接口 用nesC编写的应用程序一般有一个最顶层的配置文件 节点操作系统功能： 硬件驱动 资源管理 任务调度 编程借口 TinyOS（续） TinyOS任务调度 TinyOS核心使用了事件驱动的单线程任务调度机制，这和传统OS的多线程调度机制截然不同 任何一个时刻，处理器只能执行一个任务。因此，如果当前正在执行一个任务，处理器必须等这个任务处理完毕，才能开始处理另一个任务 在单个TinyOS任务中不能有IO等阻塞的调用 节点操作系统功能： 硬件驱动 资源管理 任务调度 编程借口 其他常用微型OS对比 本章小结 内容回顾 本章介绍了传感器的基本概念和典型应用，并讨论了传感器的设计需求和软硬件平台，以TinyOS为例简单介绍了节点操作系统。 重点掌握 现代传感器的基本组成以及各部分的软硬件平台特点和需求。 掌握制约传感器性能提升的瓶颈以及相应的设计需求（低成本与微型化，低功耗，灵活性与扩展性，鲁棒性） 了解节点操作系统的主要特点以及TinyOS/nesC编程的基本框架 Thank you! 第3章 传感器技术 内容提要 传感器作为信息获取的重要手段，与通信技术和计算机技术共同构成信息技术的三大支柱。 本章将介绍传感器的发展与应用以及软硬件平台。 第2章介绍了常见的自动识别方法和技术，重点介绍了RFID技术 IC卡系统构成，一维和二维条形码 RFID的概念和系统组成，标签的存储方式、分类以及常用频率 RFID标签防冲突方法（基于ALOHA协议/基于二进制树协议） 本章重点介绍传感器技术，涉及传感器的基本概念和典型应用，以及常用的硬件平台和操作系统等内容。 内容回顾 3.1 传感器概述 3.2 传感器技术发展史 3.3 典型应用 3.4 设计需求 3.5 硬件平台 3.6 操作系统 究竟什么是传感器？传感器有哪些部分组成呢？ 本章内容 3.1传感器概述 定义 我国国家标准（GB7665-2005）对传感器的定义是：“能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置”。 传统传感器的局限性 网络化、智能化的程度十分有限，缺少有效的数据处理与信息共享能力 现代传感器 特点：微型化、智能化和网络化 典型代表：无线传感节点 无线传感节点 无线传感节点的组成：电池、传感器、微处理器、无线通信芯片；相比于传统传感器，无线传感节点不仅包括传感器部件（左上图），还集成了微型处理器和无线通信芯片等，能够对感知信息进行分析处理和网络传输。 3.1 传感器概述 3.2 传感器技术发展史 3.3 典型应用 3.4 设计需求 3.5 硬件平台 3.6 操作系统 传感器发展的两条主线是什么？制约因素又有哪些？ 本章内容 3.2传感器技术发展史：两条主线 加州伯克莱分校SmartDust项目 微型化传感器节点 对无线传感器的研究始于20世纪90年代 加州洛杉矶分校LWIN项目 低功耗无线传感节点 1996年，LWIM团队将多种传感器、控制和通信芯片集成在一个设备上，开发了LWIM节点 1998年，LWIM团队和Rockwell科学中心合作开发了WINS节点 1999年，该校发布了WeC节点 之后，该校又发布了一系列节点，包括Mica、Mica2、Mica2Dot，MicaZ 3.2传感器技术发展史：缓慢提升的性能 时间 硬件 能力 摩尔定律预测的曲线 传感器节点发展曲线 2004 计算机硬件的发展通常遵循摩尔定律：集成电路上可容纳的晶体管数量，约每隔18个月增加一倍，性能也将提升一倍。 无线传感器节点的发展并没有像摩尔定律预测的速度发展！ 制约传感器性能提升的因素？ 功耗的制约：无线传感节点一般被部署在野外，不能通过有线供电。其硬件设计必须以节能为重要设计目标。 价格的制约：无线传感节点一般需要大量组网，以完成特定的功能。其硬件设计必须以廉价为重要设计目标。 体积的制约：无线传感节点一般需要容易携带，易于部署。其硬件设计必须以微型化为重要设计目标。 3.1 传感器概述 3.2 传感器技术发展史 3.3 典型应用 3.4 设计需求 3.5 硬件平台 3.6 操作系统 虽然传感器性能有限，但仍然得到广泛应用。 本章内容 军事监测中的传感器：VigilNet VigilNet是由美国弗吉尼亚大学研制的用于军事监测的无线传感系统，该系统由XSM，Mica2和Mica2Dot节点