摘 要

无线传感网络（WSN）由分布在需要监测的区域内的很多价格低廉的微型传感器节点组成，是采用无线通信的方式形成的一个多跳自组织网络系统，能够通过集成化的微型传感器，协同地实时监测、感知、采集和处理网络覆盖区域中各种感知对象的信息，并对信息资料进行处理。节点小型化，有限的能量供给，苛刻的环境条件，大量的部署以及无人值守是无线传感网络的主要特点。

由于其自身的主要特点，针对基于事件驱动操作系统难以满足实时性要求，而多线程抢占系统难以实现低内存消耗的需求的问题。本文提出了采用混合调度的解决方案。

1. 我们将任务分为RT任务和非RT任务进化分类处理。
2. 非RT任务由事件驱动调度完成，采用轮换制的调度方法。
3. RT任务我们采用多线程调度来解决。

多线程，虽然实时性强，但是内存消耗大。而事件驱动，虽然内存消耗低但是实时性差。在WSN操作系统中有很多的事件需要处理，有的需要很强的实时性，有的则没有太强的实时性要求。由此本文提出混合调度的解决方案。实时性要求高的事件我们用多线程处理，而实时性差的我们用事件驱动。充分利用两者的优点，而避免空间的浪费，满足实时性的需求。我们采取把任务分为RT和非RT任务进行分类处理。

关键词：无线传感网络（WSN）；低功耗；低内存；混合调度；事件调度；多线程调度

Abstract

窗体底端

The wireless sensor network (WSN) is composed of many low-cost micro-sensor nodes distributed in the area where it needs to be monitored. It is a multi-hop self-organizing network system formed by wireless communication. It can cooperate with the micro-sensor Real-time monitoring, perception, acquisition and processing of network coverage area of various objects in the perception of information, and information processing. Node miniaturization, limited energy supply, harsh environmental conditions, extensive deployment, and unattended are key features of wireless sensor networks.Because of its main features, it is difficult to meet the requirements of real-time requirements based on event-driven operating system, and multi-thread preemption system is difficult to achieve the problem of low memory consumption. This paper presents a solution to hybrid scheduling.

(1) We divide the task into RT task and non-RT task evolution classification processing.

(2) non-RT task scheduling by the event-driven scheduling, the use of rotation scheduling method.

(3) RT task we use multi-threaded scheduling to solve.

    Multi-threaded, although real-time strong, but the memory consumption. And event-driven, although the memory consumption is low but real-time poor. WSN operating system in a lot of events need to deal with, and some need a strong real-time, and some are not too strong real-time requirements. This paper presents a hybrid scheduling solution. Real-time requirements of high events we use multi-threaded processing, and real-time we use the event-driven. Make full use of the advantages of both, while avoiding the waste of space to meet the real-time needs. We take the task is divided into RT and non-RT task for classification processing.

Key Words:Wireless sensor network (WSN); low power consumption; low memory; mixed scheduling; event scheduling; multi-thread scheduling

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 本文的主要内容和组织结构 3

第2章 平台的设计与实现 6

2.1 开发板的介绍 6

2.2 软件开发工具的介绍 8

2.3 本章小结 9

第3章 系统的设计原理和设计方案 11

3.1 混合调度原理 11

3.2 事件驱动调动原理 14

3.3 多线程调度原理 15

3.4 本章小结 17

第4章 系统的实现 18

4.1 混合调度中非RT任务的调度 18

4.2 混合调度中RT任务的调度 19

4.3 性能的测试 24

4.4 本章小结 27

第5章 总结与展望 28

5.1 总结 28

5.2 展望 28

参考文献 30

致谢 32

第一章 绪论

1.1 研究背景及研究意义

无线传感网络（WSN）由分布在需要监测的区域内的很多价格低廉的微型传感器节点组成，是采用无线通信的方式形成的一个多跳自组织网络系统，能够通过集成化的微型传感器，协同地实时监测、感知、采集和处理网络覆盖区域中各种感知对象的信息，并对信息资料进行处理，再通过无线通信方式发送，并以自组多跳网络方式传送给信息用户，以此实现数据收集、目标跟踪以及报警监控等各种功能^[1][2]。无线传感网络在环境的监测与防护领域，医疗护理领域，军事领域以及工业领域发挥着不可替代的作用^[4][5][11]。代替人们完成不可能实时监测以及很多危险地带的监测工作。

节点小型化，有限的能量供给，苛刻的环境条件，大量的部署以及无人值守是无线传感网络的主要特点^[2][7]例如：在汽车运行的速度监测，还有水产品的保鲜方面，有很强的实时性要求。要实时的传出相应的速度和相应温度的数据来保证速度和温度的控制。在对候鸟的迁移和对农作物的虫害监测中，由于动物和农作物繁多而且本身比较小，节点小型化的传感器就十分适合这种苛刻的环境条件，在有限的能量供给和内存量很少的情况下，进行大量的部署^[2]。