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　　本文根據(jù)硬件抽象體系結(jié)構(gòu)的原則，對(duì)CC2420無線收發(fā)模塊在TinyOS平臺(tái)下的驅(qū)動(dòng)組件設(shè)計(jì)作了深入的研究，這使得基于CC2420硬件的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network，WSN)應(yīng)用程序的開發(fā)，可以與TinyOS操作系統(tǒng)的組件模型、主動(dòng)消息、基于事件驅(qū)動(dòng)等機(jī)制有效地結(jié)合起來，使應(yīng)用程序具有代碼量小、能耗少、并發(fā)性高等特點(diǎn)。

　　1 nesC語言及TinyOS操作系統(tǒng)

　　早期的面向傳感器網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)TinyOS是用匯編和C語言開發(fā)的。但經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，C語言并不能高效地完成傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用開發(fā)。所以研究人員對(duì)C語言進(jìn)行了一定的擴(kuò)展，提出了一種新型的編程語言——支持組件化編程的nesC(C language for network embedded sys

　　tems)語言。用nesC語言編寫的TinyOS，將輕量級(jí)線程、主動(dòng)消息通信模型、事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制和組件化編程等技術(shù)相結(jié)合，是一種專門為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的微型操作系統(tǒng)，使面向傳感器網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)及應(yīng)用程序開發(fā)的復(fù)雜度大大降低，使程序的整體性能得到優(yōu)化，提高了程

　　序的健壯性和安全性。

　　TinyOS采用組件模型，這種模塊化的思想使得應(yīng)用程序的編寫更加方便、高效。程序開發(fā)人員可以方便快捷地將獨(dú)立的組件組合到各種配件文件中，并在應(yīng)用程序的頂層(top-level)配件文件中完成程序的整體裝配。TinyOS的組件模型體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

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　　上層組件對(duì)下層組件發(fā)命令，下層組件向上層組件發(fā)信號(hào)通知事件，最底層的組件直接和硬件打交道。TinyOS中有3種類型的組件：硬件抽象組件、合成組件、高層軟件組件。硬件抽象組件將物理硬件映射到TinyOS組件模型;合成組件模擬高級(jí)硬件行為;高層軟件組件負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸、控制、路由等。本文針對(duì)的是實(shí)際硬件上的抽象層。

　　2 節(jié)點(diǎn)硬件模塊

　　節(jié)點(diǎn)采用ATmega128L微處理器和CC2420無線收發(fā)模塊，硬件連接如圖2所示。

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　　CC2420無線收發(fā)芯片符合IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，工作在ISM 2.4GHz頻段。其內(nèi)部集成了壓控振蕩器、天線、16MHz晶振等外圍電路。CC24 20通過SPI接口與ATmega128L完成設(shè)置和收發(fā)數(shù)據(jù)兩方面的任務(wù)。如圖2所示，SPI接口由CSn、SI、SO和SCLK四個(gè)引腳構(gòu)成。ATmega128L為接口主設(shè)備，訪問CC2420內(nèi)部寄存器和存儲(chǔ)區(qū);CC2420為SPI接口從設(shè)備，接收時(shí)鐘信號(hào)和片選信號(hào)，并在處理器的控制下執(zhí)行輸入/輸出操作。

　　CC2420通過SFD、FIFO、FIFOP和CCA四個(gè)引腳與ATmega128L表示收發(fā)數(shù)據(jù)狀態(tài)。CC2420收到物理幀的SFD字段后，會(huì)在SFD引腳輸出高電平，直到接收完該幀。如果啟用了地址識(shí)別，在地址識(shí)別后，SFD引腳立即轉(zhuǎn)為輸出低電平。FIFO和FIFOP引腳標(biāo)識(shí)FIFO緩存區(qū)的狀態(tài)。如果接收FIFO緩存區(qū)有數(shù)據(jù)，F(xiàn)IFO引腳輸出高電平;如果接收FIFO緩沖區(qū)為空，F(xiàn)IFO引腳輸出低電平。FIFOP引腳在接收FIFO緩存區(qū)的數(shù)據(jù)超過某個(gè)臨界值時(shí)或者在CC2420接收到一個(gè)完整的幀以后輸出高電平，觸發(fā)ATmega128L的中斷。CCA引腳有效表示信道空閑評(píng)估有效，通常為CSMA-CA算法的實(shí)現(xiàn)提供依據(jù)。