嵌入式系统和MCS.doc

基于MCS-51 的Tiny OS的移植和开发 通讯系统的设计 Version?: 1.0.0 2009-08-25 DOCUMENT HISTORY Ed. Version Author Change 1 1.0.0 王文超 Initial(2009-08-25) 宿舍地址：公寓B区2#409 电话 E-mail：seabal@mail.ustc.edu.cn  目 录 1 Tiny OS 3 1.1 系统简介 3 1.2 Tiny OS体系结构和移植 3 2 嵌入式系统和MCS-51平台及其扩展 4 2.1 嵌入式系统的特点和发展趋势 4 2.2 MCS-51简介 4 3 通讯系统的设计 4 3.1 MAC的设计 4 3.2 路由的设计 5 3.3 TCP/IP的设计 5 4 参考文献 5  Tiny OS 系统简介 TinyOS是 UC Berkeley 开 发 的 开 放 源 代 码 操 作 系 统 ， 专 为 嵌 入 式 无 线 传 感 网 络 设 计 ， 基 于 构 件的架构。其良好的模块化设计使得它便于移植到各个硬件平台，使得应用，服务，协议于硬件资源可以随意搭配。 TinyOS是由nesC编写的。NesC与C,C++,JAVA相比更适合模块化设计，无论C++的命名空间还是JAVA的动态组合，对于减弱功能模块间的操作的相互影响都不够。 而necC提供了一种新的机制。 首先，将代码打成了组件，组件是按功能划分的，每个组件的参考变量都来自自己的命名空间。组件不能命名其它组件的变量，但可以使用其它组件的功能。 其次，它的各个组件只有在编译时才产生联系，不需要配置和保存函数指针。由于没有间接引用，编译器可以得到全局引用表，优化编译。 所以其编写语言选着了nesC. TinyOS是由事件驱动的，这样我们可以在空闲时让系统进入休眠态，来降低能耗。 TinyOS的调度机制是由它的调度器实现的。它包含任务和事件的两重调度。任务和任务之间不能互相抢占，但是事件可以抢占任务，事件之间也可以相互抢占，命令和事件都可以抛出任务，任务中也可以调用命令，事件是由底层硬件中断触发的。 此外，TinyOS提供有特有的能量管理系统。 Tiny OS的体系结构和移植 Tiny OS是分层的，上层对下层通过构件接口进行命令调用，下层对上层通过构件接口进行事件通知。如下图 图一tinyOS分成结构 硬件抽象层用于屏蔽不同的硬件特性，防止应用程序直接与硬件打交道，通过对底层寄存器等操作形成统一的行为函数接口。 应用层一般包括两个模块，即人机会话模块和用户任务模块，人际对话模块中，允许用 户依据实际的硬件环境和用户的具体任务选择合适的软件系统配置，用户任务模块，即是用 户依据所需要实现的具体任务开发的软件包。 TinyOS 的组件库包括了网络协议，分布式服务，传感器驱动和数据获取工具——正是 基于构件化的程序，所以移植时，根据硬件平台的实际属性修改硬件描述层的组件添加到用 户自己的应用中。例如硬件使用 8051，使用的操作系统为 tinyos1.0，只需要写\tinyos-1.x\tos\platform\8051 这个文件夹就可以了。 嵌入式系统和MCS-51硬件平台及其扩展 嵌入式系统特点和发展趋势 嵌入式系统的几个特点： 操作系统内核小，tiny OS极小，甚至可以说没有操作系统内核，满足 系统精简，满足 资源占用少，满足 功耗要求低，满足 嵌入式的发展是要求它拥有网络通讯功能，Tiny OS可以很好的实现通讯 TINY OS的不利之处: 一次只能执行一个任务 MCS-51硬件平台 首先，为什么硬件平台用51，而不用arm？ 答：ARM比51拥有更多的硬件资源，所以他可以装一些高的实时性的操作系统。 而8051系列多为8位，16位机，目前没有适合的操作系统还做任务调度。 第二，为什么要给51装操作系统？ 答：由单片机开发的程序一般简单，任务数量少，不需要操作系统，但是在一些特定用途中，如要支持通讯和程序循环链较多时，没有操作系统就有可能使得一些程序响应时间长，从而影响工作。这时就有必要用操作系统来管理任务和资源。 8051 硬件结构和扩展 略 通讯系统设计 主要包含网卡驱动，路由设计，MAC 设计，TCP/IP协议栈设计，在51上的实现。用来实现51之间的相互通讯和网络组织。 MAC的设计 MAC，即媒体访问控制 它定义了数据包怎样在介质上进行传输。在共享同一个带宽的链路中，对连接介质的访问是“先来先服务”的。物理寻址在此处被定义，逻辑拓扑（信号通过物理拓扑的路径）也在此处被定义。线路控制、出错通知（不纠正）、帧