TinyOS学习笔记

最近在学习 TinyOS, 记了些笔记,可能比较杂,希望跟大家交流学习。

SPI, I2C, UART 三种总线协议的区别

I2C比UART、SPI更为强大,但是技术上也更加麻烦些,因为I2C需要有双向IO的支持,而且使用上拉电阻,抗干扰能力较弱,一般用于同一板卡上芯片之间的通信,较少用于远距离通信。 SPI实现要简单一些,UART需要固定的波特率,就是说两位数据的间隔要相等,而SPI则无所谓,因为它是有时钟的协议。 I2C的速度比SPI慢一点,协议比SPI复杂一点,但是连线也比标准的SPI要少。 SPI和UART可以实现全双工,但I2C不行。

TinyOS 的架构

             +------------------------------------------+
             |              Application                 |
             +------------------------------------------+
             +--------+   +----------+   +--------------+
             | TinyOS | + | Platform | + | Sensor board |
             +--------+   +----------+   +--------------+
                                 |
                                 V
                        +-------------------+
                        | TinyOS tool chain |
                        +-------------------+
                                 |
              Target platform    V
               +-------------------------------------+
               |  +-------+    +-----+    +-------+  |
               |  | Radio |----| MCU |----|Sensors|  |
               |  +-------+    +-----+    +-------+  |
               +-------------------------------------+

硬件抽象架构 Hardware Abstraction Architecture (HAA):

  1. Hardware Independent Layer (HIL) - 平台无关的硬件接口
  2. Hardware Adaptation Layer (HAL) - 丰富的hardware-specific接口
  3. Hardware Presentation Layer (HPL) - 硬件寄存器和中断相关
                           +-----------------------------+
                           |                             |
                           | Cross-platform applications |
                           |                             |
                           +--------------+--------------+
 +-----------------+                      |                  +-----------------+
 |Platform-specific|                      |                  |Platform-specific|
 |  applications   |                      |                  |  applications   |
 +--------+--------+                      |                  +--------+--------+
          |          Platform-independent | hardware interface        |      
          |        +-------------+--------+----+-------------+        |
          |        |             |             |             |        |
          |  +-----+-----+ +-----+-----+ +-----+-----+ +-----+-----+  |
          |  |.----+----.| |.----+----.| |.----+----.| |.----+----.|  |
          |  ||         || ||         || ||         || ||  HIL 4  ||  |
          |  ||  HIL 1  || ||  HIL 2  || ||  HIL 3  || |`----+----'|  |
          |  ||         || |`----+----'| |`----+----'| |     |     |  |
          |  |`----+----'| |     |     | |     |     | |     |  +--+--+
          +--+--+  |     | |.----+----.| |     |     | |     |  |  |
             |  |  |     | ||         || |.----+----.| |.----+--+-.|
             |.-+--+----.| ||         || ||         || ||         ||
             ||         || ||  HAL 2  || ||         || ||         ||
             ||         || ||         || ||  HAL 3  || ||  HAL 4  ||
             ||  HAL 1  || |`----+----'| ||         || ||         ||
             ||         || |     |     | ||         || ||         ||
             ||         || |     |     | |`----+----'| |`----+----'|
             |`----+----'| |.----+----.| |     |     | |     |     |
             |     |     | ||         || |.----+----.| |     |     |
             |.----+----.| ||  HPL 2  || ||         || |.----+----.|
             ||  HPL 1  || ||         || ||  HPL 3  || ||  HPL 4  ||
             |`----+----'| |`----+----'| |`----+----'| |`----+----'|
             +-----+-----+ +-----+-----+ +-----+-----+ +-----+-----+  HW/SW
                   |             |             |             |          boundary
        ************************************************************************
            +------+-----+ +-----+-----+ +-----+-----+ +-----+-----+
            |HW Plat 1   | |HW Plat 2  | |HW Plat 3  | |HW Plat 4  |
            +------------+ +-----------+ +-----------+ +-----------+

平台无关的应用程序一般应用HIL层提供的接口来编写,这样的程序可以很容易地实现跨平台。如果应用程序为了对硬件特定的功能有更好的控制,而针对特定平台的HAL层进行编写,那么它将牺牲可移植性。

电源管理

电源管理分为两部分:微控制器的电源状态、设备的电源状态。

同步(Synchronous)与异步(Asynchronous)

计时器的基本特性

接口

interface Counter<precision_tag,size_type>
{
async command size_type get(); //返回当前时间
async command bool isOverflowPending(); //是否设置了溢出标记
async command void clearOverflow(); //清楚溢出标记
async event void overflow(); //发出溢出信号
}

interface Alarm<precision_tag,size_type>
{
// basic interface
async command void start( size_type dt ); //清除先前的计时器并开始一个新的在调用时刻dt时间之后触发的计时器
async command void stop(); //清除先前的计时器
async event void fired(); //计时器时间到了发出信号

// extended interface
async command bool isRunning(); //是否存在活跃的计时器
async command void startAt( size_type t0, size_type dt ); //清除先前的计时器并开始一个新的计时器,从调用时刻往前推t0时间开始算起,经过dt时间触发
async command size_type getNow(); //以时钟精确度及宽度返回当前时刻
async command size_type getAlarm(); //返回计时器将要何时触发
}

interface BusyWait<precision_tag,size_type>
{
async command void wait( size_type dt ); //等待dt的时间
}

interface LocalTime<precision_tag>
{
async command uint32_t get(); //返回当前时间
}

interface Timer<precision_tag>
{
// basic interface
command void startPeriodic( uint32_t dt ); //清除先前的计时器并开始一个以dt为周期(自调用时刻开始计算)触发的计时器直到停止
command void startOneShot( uint32_t dt ); //清楚先前的计时器并开始一个在dt时间之后仅触发一次的计时器
command void stop(); //停止计时器
event void fired(); //计时器时间到了发出信号

// extended interface
command bool isRunning(); //是否存在活跃的计时器
command bool isOneShot(); //是否是单次触发的计时器
command void startPeriodicAt( uint32_t t0, uint32_t dt ); //清除先前的计时器并开始一个新的计时器,从调用时刻往前推t0时间开始算起,经过dt时间周期性触发
command void startOneShotAt( uint32_t t0, uint32_t dt ); //清除先前的计时器并开始一个新的计时器,从调用时刻往前推t0时间开始算起,经过dt时间单次触发
command uint32_t getNow(); //以时钟精确度及宽度返回当前时刻
command uint32_t gett0(); //返回计时器开始计时的时刻(如果是周期性的则是上一次触发的时刻),即t0
command uint32_t getdt(); //返回计时器的延迟(或者是周期),即dt
}