《TinyOS操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)及實(shí)踐》課件第2章

第2章nesC語(yǔ)言基礎(chǔ)

2.1nesC概述2.2nesC和C的比較2.3nesC程序結(jié)構(gòu)2.4接口2.5組件2.6nesC高級(jí)編程2.7并發(fā)模型2.8常用接口和組件2.9可視化組件關(guān)系圖

2.1nesC概述

nesC(NetworkEmbeddedSystemC)是專門為編寫TinyOS以及進(jìn)行TinyOS編寫應(yīng)用程序而發(fā)明的一種語(yǔ)言，用nesC而不是C語(yǔ)言編寫TinyOS(TinyOS最初是由C和匯編編寫的)主要基于以下兩點(diǎn)：

nesC在語(yǔ)法上支持TinyOS需要的并發(fā)執(zhí)行模型。

nesC編寫的源碼為編譯器的優(yōu)化提供了可能，最終可以縮小可執(zhí)行代碼尺寸。

因此，使用nesC生成的程序，更加適合無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。由于nesC的學(xué)習(xí)有點(diǎn)難度，建議從C和nesC的區(qū)別入手，輔之以示例，逐漸掌握其編程規(guī)則。

nesC的版本并沒(méi)有遵循與TinyOS的版本標(biāo)識(shí)一同發(fā)布，TinyOS目前的最新版本是2.1.2，而nesC語(yǔ)言的最新版是1.3。nesC的主要版本變化如表2-1所示。

2.2nesC和C的比較

按照TinyOS官方說(shuō)法，nesC來(lái)源于C，是C語(yǔ)言的一種變種，所有的C語(yǔ)言中的結(jié)構(gòu)體、函數(shù)、甚至指針(建議少使用指針)、數(shù)據(jù)類型以及注釋格式在nesC中依然是合法的，對(duì)于C程序員來(lái)說(shuō)，nesC提出了三個(gè)“新概念”：

組件：一組可重用的代碼和數(shù)據(jù)組合，類似于C++中的類。

接口：一組可為其他組件服務(wù)的函數(shù)和事件集合，是組件之間交互的界面。

并發(fā)執(zhí)行模型：基于任務(wù)和中斷的處理機(jī)制，定義了組件之間如何調(diào)用，以及中斷代碼和非中斷代碼如何交互執(zhí)行規(guī)則。

nesC與C語(yǔ)言的區(qū)別主要有程序組成主體、模塊之間的調(diào)用、命名空間、編程思想等幾方面，下面將對(duì)這幾個(gè)方面進(jìn)行分析。2.2.1程序組成主體

C程序是由一系列的函數(shù)組成的，而nesC程序是由“組件”組成的。用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)第1章中的LedOn示例如示例2-1所示。

【示例2-1】main.c、LedOn.h、LedOn.c

/*C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)LedOn示例*/

//main.c文件

#include“LedOn.h”

intmain()

{

LedOn();

while(1)

{

;

}

}//LedOn.h文件

#include<iocc2530.h>

voidLedOn();

//LedOn.c文件

#include"LedOn.h"

voidLedOn()

{

//將P1_0設(shè)置為輸出

P1DIR|=0x01;

//點(diǎn)亮LED1

P1_0=0;

}上述C程序符合一般項(xiàng)目的編寫規(guī)則，共分為3個(gè)文件：

main.c：main()函數(shù)所在文件，包含程序的主邏輯代碼。

LedOn.h：頭文件，配合LedOn.c文件實(shí)現(xiàn)函數(shù)聲明，即LedOn模塊的接口聲明文件。

LedOn.c：LedOn模塊的實(shí)現(xiàn)文件，通過(guò)LedOn()函數(shù)實(shí)現(xiàn)LED的點(diǎn)亮。

通過(guò)上述代碼與第1章中的nesC程序示例相比較可以看出：

nesC程序組成：以文件為單位來(lái)組織程序，每個(gè)文件由一個(gè)“組件”組成，“組件”是nesC程序的基本“模塊”，在組件中可以聲明“使用(uses)”接口或“提供(provides)”接口，可以定義變量和函數(shù)。

C程序組成：以文件為單位來(lái)組織程序，文件由一系列函數(shù)組成，函數(shù)是C程序的基本“模塊”。

nesC“接口”類似于C語(yǔ)言中的頭文件，它聲明了一系列的函數(shù)集合，為組件提供服務(wù)，即被組件使用或由某個(gè)組件向外提供其實(shí)現(xiàn)。2.2.2模塊之間的調(diào)用

C程序與nesC程序的模塊之間調(diào)用規(guī)則有以下不同：

nesC程序模塊(即組件)之間的調(diào)用，需要顯示指定(通過(guò)“配件”指定，如第1章示例中的“LedOnAppC”組件)其連接關(guān)系，其在編譯之前就已經(jīng)明確了，因此是“靜態(tài)”調(diào)用關(guān)系。

C程序模塊(即函數(shù))之間的調(diào)用，根據(jù)代碼邏輯可以“隨意”調(diào)用，甚至可以通過(guò)“函數(shù)指針”動(dòng)態(tài)改變調(diào)用關(guān)系。2.2.3命名空間

從語(yǔ)法上看，nesC“組件”本質(zhì)上是由C語(yǔ)言的變量和函數(shù)組成的，nesC組件、函數(shù)和變量的作用域(命名空間)有以下特點(diǎn)：

在nesC中也可以定義全局變量，但建議盡量少使用全局變量。

nesC組件作用域是全局的。

nesC組件中的變量和函數(shù)對(duì)整個(gè)組件可見(jiàn)，組件外部不可以訪問(wèn)。2.2.4編程思想

相對(duì)于C語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，nesC的程序組成主體、模塊調(diào)用等不同所帶來(lái)的直接結(jié)果就是編程思想的不同，這也是nesC與C語(yǔ)言最本質(zhì)的區(qū)別。

nesC編程思想就是事件驅(qū)動(dòng)、組件式編程?；诖?，程序設(shè)計(jì)時(shí)要注意以下兩點(diǎn)：

通過(guò)使用“組件”來(lái)劃分程序的業(yè)務(wù)功能。

要注意捕捉系統(tǒng)事件(如硬件中斷)，并且通過(guò)處理事件來(lái)完成整個(gè)程序的運(yùn)行。

另外，在進(jìn)行nesC編程時(shí)，應(yīng)使用公認(rèn)的編程約定(詳細(xì)內(nèi)容參見(jiàn)本書實(shí)踐篇2的知識(shí)拓展)。

總結(jié)起來(lái)，nesC與C語(yǔ)言的區(qū)別如表2-2所示。

2.3nesC程序結(jié)構(gòu)

本節(jié)從宏觀角度介紹nesC程序的組成。

2.3.1程序文件

一般情況下，nesC程序文件組成有以下幾部分：

C語(yǔ)言頭文件：TinyOS程序的運(yùn)行需要少量的C語(yǔ)言頭文件，它們被組件文件包含從而參與程序的編譯。這些頭文件主要包括結(jié)構(gòu)體、數(shù)據(jù)類型以及宏定義等。

接口文件：當(dāng)系統(tǒng)提供的接口不能滿足要求時(shí)，用戶可自定義接口類型。

組件文件：包括程序中的邏輯算法代碼和組件配置關(guān)系文件。

Makefile文件：被make工具調(diào)用的編譯管理文件。

接口文件和組件文件是nesC程序的重要語(yǔ)法文件，也是本章介紹的重點(diǎn)。2.3.2組件

一個(gè)完整的nesC程序是由多個(gè)組件組成的，組件是nesC程序的可運(yùn)行模塊，它們交互使用(通過(guò)接口相互調(diào)用)形成有意義的nesC程序。組件分為兩類：模塊和配置組件(簡(jiǎn)稱配件)。

模塊(Module)是nesC程序的邏輯功能實(shí)體，通過(guò)提供接口或使用接口以實(shí)現(xiàn)某個(gè)確切的業(yè)務(wù)算法。

配件(Configuration)負(fù)責(zé)把其他組件裝配起來(lái)，把組件“使用的接口”綁定到“提供該接口”的組件上。

通俗地說(shuō)，模塊是包含“可執(zhí)行代碼”的組件，配件是包含“組件關(guān)系”的組件。2.3.3程序結(jié)構(gòu)

一般情況下，一個(gè)可運(yùn)行的nesC應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)應(yīng)有如圖2-1所示的結(jié)構(gòu)。圖2-1nesC程序結(jié)構(gòu)2.3.4核心應(yīng)用模塊

1.入口函數(shù)

與C語(yǔ)言不同，nesC程序的入口需要在“核心應(yīng)用模塊中”使用(uses)系統(tǒng)提供的“Boot”接口，然后在程序中實(shí)現(xiàn)該接口的“booted”事件函數(shù)，此函數(shù)就是nesC應(yīng)用程序的入口，關(guān)于接口的詳細(xì)信息見(jiàn)下節(jié)。當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，由TinyOS系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用該函數(shù)。對(duì)于入口函數(shù)要注意以下幾點(diǎn)：

入口函數(shù)必須存在于某個(gè)模塊中(即核心應(yīng)用模塊中)，本質(zhì)上是系統(tǒng)接口Boot的“事件函數(shù)”。入口函數(shù)有且只能有一個(gè)。

入口函數(shù)的主要功能如下：

應(yīng)用程序初始化，如啟動(dòng)定時(shí)器、點(diǎn)亮LED等。

啟動(dòng)程序的其他函數(shù)。

入口函數(shù)的語(yǔ)法如語(yǔ)法2-1所示。

【語(yǔ)法2-1】入口函數(shù)

//入口函數(shù)—其實(shí)是Boot接口的事件函數(shù)

eventvoidBoot.booted()

{

//程序啟動(dòng)代碼

//一般是啟動(dòng)一個(gè)任務(wù)函數(shù)

}

示例2-2演示了入口函數(shù)的寫法。【示例2-2】SampleLed.nc

moduleSampleLed

{

usesinterfaceBoot;

usesinterfaceLeds;

}

implementation

{

//任務(wù)函數(shù)

taskvoidDoLedOn()

{

callLeds.led0On();

}

//入口事件函數(shù)

eventvoidBoot.booted()

{

postDoLedOn();

}

}

2.其他函數(shù)

其他函數(shù)包括模塊使用的除Boot接口以外的“其他接口事件函數(shù)”和“程序功能算法函數(shù)”，如上述代碼中的任何函數(shù)DoLedOn()。其他函數(shù)都是被入口事件函數(shù)直接或間接啟動(dòng)(或調(diào)用)的。

2.4接口

2.4.1接口規(guī)則

接口提供給組件來(lái)使用，并且必須由某個(gè)組件來(lái)實(shí)現(xiàn)才有意義。nesC關(guān)于接口的詳細(xì)規(guī)定如下：

接口由一個(gè)或多個(gè)命令(command)函數(shù)和事件(event)函數(shù)組成，可以只有命令函數(shù)或只有事件函數(shù)。

接口可以被多個(gè)組件來(lái)實(shí)現(xiàn)(由配件來(lái)指定具體使用哪個(gè)實(shí)現(xiàn))。

實(shí)現(xiàn)接口的組件，必須實(shí)現(xiàn)接口中的所有命令函數(shù)。

使用接口的組件，必須實(shí)現(xiàn)接口中的所有事件函數(shù)。

一個(gè)接口對(duì)應(yīng)一個(gè)nesC源文件(即一個(gè)nc文件中只能有一個(gè)接口定義)。

關(guān)于組件和配件的詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)1.4節(jié)。2.4.2接口的定義

接口在nc文件中通過(guò)關(guān)鍵字“interface”和一對(duì)大括號(hào)來(lái)定義，如語(yǔ)法2-2所示。

【語(yǔ)法2-2】接口定義

interface

接口名

{

command

類型函數(shù)名(形參列表);/*接口命令聲明*/

…

event

類型函數(shù)名(形參列表);/*接口事件聲明*/

…

}接口中的函數(shù)有兩類：

命令函數(shù)，使用“command”關(guān)鍵字修飾，由實(shí)現(xiàn)該接口的組件(稱為提供者)提供具體的函數(shù)實(shí)現(xiàn)，并且由使用該接口的組件(稱為使用者)來(lái)調(diào)用。

事件函數(shù)，使用“event”關(guān)鍵字修飾，由使用該接口的組件提供具體的函數(shù)實(shí)現(xiàn)，并且由提供該接口的組件來(lái)調(diào)用，以用于實(shí)現(xiàn)“事件通知”效果。

以下代碼用于實(shí)現(xiàn)任務(wù)描述2.D.1，編寫一個(gè)溫度傳感器接口文件，聲明“采集數(shù)據(jù)”的命令函數(shù)和“采集完成”的事件函數(shù)。【描述2.D.1】TempSensor.nc

interfaceTempSensor

{

/**

*讀傳感器

*無(wú)參數(shù)

*/

commandvoidReadData();

/**

*通知傳感器數(shù)據(jù)已經(jīng)讀完

*參數(shù):pData，返回的數(shù)據(jù)指針

*參數(shù):nByteSize，返回?cái)?shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)

*/

eventvoidReadDone(char*pData,intnByteSize);

}2.4.3分階段操作

nesC提供了分階段(Split-phase)操作機(jī)制，具體實(shí)現(xiàn)是通過(guò)“分階段操作接口”解決某些耗時(shí)操作的等待問(wèn)題，例如讀取傳感器時(shí)需要等待模數(shù)轉(zhuǎn)換完成。前面例子中的TempSensor接口即是分階段接口。

分階段接口是雙向的，至少包含以下兩個(gè)函數(shù)：

向下的命令函數(shù)：用于啟動(dòng)耗時(shí)操作(如ReadData命令函數(shù))。命令函數(shù)被看做為分階段作業(yè)的起始部分。

向上的事件函數(shù)：用于通知調(diào)用操作完成(如ReadDone事件函數(shù))。事件函數(shù)被看做為分階段作業(yè)的后續(xù)部分。

編寫nesC程序時(shí)，要善于使用系統(tǒng)提供的分階段操作接口，必要時(shí)用戶自己也可以編寫分階段操作接口。

2.5組件

2.5.1組件定義

每個(gè)組件(模塊或配件)對(duì)應(yīng)一個(gè)nc源文件，組件定義語(yǔ)法如語(yǔ)法2-3所示。【語(yǔ)法2-3】組件定義

module

模塊名configuration

配件名

{{

//接口聲明//接口聲明

}}

implemention

implemention

{{

//模塊實(shí)現(xiàn)//模塊實(shí)現(xiàn)

}}2.5.2接口聲明

模塊或配件的聲明區(qū)是一樣的，都是用于聲明組件“要使用”或?qū)ν狻疤峁钡慕涌凇Ｂ暶鹘涌诘耐暾Z(yǔ)法如語(yǔ)法2-4所示。

【語(yǔ)法2-4】接口聲明

//聲明要使用的接口

uses

{

interfaceXasY

...

}

//聲明要提供的接口

provides

{

interfaceAasB

...

}

或者：

【語(yǔ)法2-5】接口聲明

//聲明要使用的接口

usesinterfaceXasY

...

//聲明要提供的接口

providesinterfaceAasB

...

其中關(guān)鍵字“as”用于為接口“X”或“A”命名接口別名，它們可以省略，如語(yǔ)法2-6所示。

【語(yǔ)法2-6】接口聲明

usesinterfaceX

其實(shí)，上述代碼是“usesinterfaceXasX”的縮寫。

當(dāng)需要多次提供或使用同一接口時(shí)，必須使用關(guān)鍵字“as”來(lái)區(qū)分同一類型接口的多個(gè)實(shí)例。例如模塊LedsP通過(guò)使用關(guān)鍵字“as”，為接口GenerolIO的三個(gè)實(shí)例定義了不同的別名，如示例2-3所示?！臼纠?-3】LedsP.nc

//模塊LedsP，“@”代表屬性

moduleLedsP@safe()

{

provides

{

interfaceInit;

interfaceLeds;

}

uses

{

interfaceGeneralIOasLed0;

interfaceGeneralIOasLed1;

interfaceGeneralIOasLed2;

interfaceGeneralIOasLed3;

}}

implementation

{

…

}

2.5.3模塊

模塊的通用定義語(yǔ)法如語(yǔ)法2-7所示。

【語(yǔ)法2-7】模塊定義

module模塊名

{

//接口聲明

}

//模塊實(shí)現(xiàn)區(qū)

implementation

{

變量定義

普通函數(shù)

{

…

}

task任務(wù)函數(shù)

{

…

}

command命令函數(shù)

{

…

}

event事件函數(shù)

{

…

}

}

1.模塊變量

模塊中變量的定義與C語(yǔ)言中的變量是一致的，可以在定義時(shí)進(jìn)行初始化，也可先定義后初始化。關(guān)于模塊變量有以下幾點(diǎn)要注意：

模塊變量的作用域在模塊內(nèi)，其他組件不可訪問(wèn)。

模塊變量是“靜態(tài)變量”，在程序生存期內(nèi)一直存在，類似于C語(yǔ)言中用static聲明的變量。

不提倡使用malloc或其他庫(kù)函數(shù)來(lái)動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存。推薦使用靜態(tài)內(nèi)存，例如數(shù)組。

2.模塊普通函數(shù)

模塊中的普通函數(shù)的定義與C語(yǔ)言中的變量是一致的，在使用前先聲明。與模塊變量作用域一樣，普通函數(shù)的作用域在模塊內(nèi)，其他組件不能訪問(wèn)。

3.命令函數(shù)實(shí)現(xiàn)

命令函數(shù)由提供接口的代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，需要用到關(guān)鍵字“command”，語(yǔ)法格式如語(yǔ)法2-8所示。

【語(yǔ)法2-8】命令函數(shù)

command

類型接口名.命令函數(shù)(形參表)

{

//命令函數(shù)的實(shí)現(xiàn)

}

4.調(diào)用命令函數(shù)

接口的使用者，要調(diào)用接口的命令函數(shù)來(lái)執(zhí)行接口的某項(xiàng)功能，使用call關(guān)鍵字，其語(yǔ)法格式如語(yǔ)法2-9所示。

【語(yǔ)法2-9】調(diào)用命令函數(shù)

//不需要獲得返回值

call

接口名.命令函數(shù)(函數(shù)實(shí)參);

//需要獲得返回值

變量=call接口名.命令函數(shù)(函數(shù)實(shí)參);

上述語(yǔ)句，可以認(rèn)為是“call+函數(shù)調(diào)用”，請(qǐng)注意，語(yǔ)句后面的分號(hào)不能省略。

5.事件觸發(fā)

為接口提供實(shí)現(xiàn)的模塊，一般要提供調(diào)用事件函數(shù)的代碼，即觸發(fā)事件，以通知調(diào)用該接口的組件，使用signal關(guān)鍵字，其語(yǔ)法格式如語(yǔ)法2-10所示。

【語(yǔ)法2-10】事件觸發(fā)

signal接口名.事件函數(shù)(函數(shù)參數(shù));

上述語(yǔ)句，可以認(rèn)為是“signal+函數(shù)調(diào)用”語(yǔ)句，請(qǐng)注意，語(yǔ)句后面的分號(hào)不能省略。

以下代碼用于實(shí)現(xiàn)任務(wù)描述2.D.2，在2.D.1的基礎(chǔ)上，編寫一個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)溫度傳感器接口?！久枋?.D.2】TempSensorC.nc

moduleTempSensorC

{

//提供上例定義的TempSensor接口

providesinterfaceTempSensor;

}

implementation

{

charsBuf[255];

//實(shí)現(xiàn)TempSensor接口的ReadData命令函數(shù)

commandvoidTempSensor.ReadData()

{

//數(shù)據(jù)采集代碼

…

//數(shù)據(jù)采集完畢后，用事件通知調(diào)用該接口的組件

signalTempSensor.ReadDone(sBuf,255);

}

}

6.事件函數(shù)的實(shí)現(xiàn)

事件函數(shù)的實(shí)現(xiàn)是由使用接口的組件來(lái)提供的，需要用到關(guān)鍵字“event”，其語(yǔ)法格式如語(yǔ)法2-11所示。

【語(yǔ)法2-11】事件實(shí)現(xiàn)

event

類型接口名.事件函數(shù)(形參表)

{

//事件函數(shù)的實(shí)現(xiàn)

}

以下代碼用于實(shí)現(xiàn)任務(wù)描述2.D.3，在2.D.2的基礎(chǔ)上，編寫一個(gè)模塊使用溫度傳感器接口?！久枋?.D.3】ReadTempSensorC.nc

moduleReadTempSensorC

{

usesinterfaceBoot;

usesinterfaceTempSensor;

usesinterfaceLeds;

}

implementation

{

taskvoidReadTempSensor()

{

//點(diǎn)亮LED0表示啟動(dòng)了數(shù)據(jù)采集

callLeds.led0On();

//調(diào)用TempSensor接口的ReadData函數(shù)開(kāi)始數(shù)據(jù)采集

callTempSensor.ReadData();

}

eventvoidTempSensor.ReadDone(char*pData,intnByteSize)

{

//該函數(shù)被調(diào)用時(shí)，表示數(shù)據(jù)采集已經(jīng)結(jié)束

//點(diǎn)亮LED1表示數(shù)據(jù)采集結(jié)束

callLeds.led1On();

//其他數(shù)據(jù)處理代碼

}

//入口函數(shù)

eventvoidBoot.booted()

{

postReadTempSensor();

}

}2.5.4配件

配件用于確定組件之間的接口連接(Wiring)關(guān)系。只有確定了組件之間的連接(Wiring)，nesC編譯器才能將程序編譯成一個(gè)合法的可運(yùn)行的程序。配件的通用定義語(yǔ)法如語(yǔ)法2-12所示?！菊Z(yǔ)法2-12】配件定義

configuration配件名

{

//接口聲明

}

implementation

{

//組件聲明語(yǔ)句

//組件連接語(yǔ)句

}

1.組件聲明

聲明組件的作用是聲明配件要管理的所有組件(包括模塊和組件)，為后面的組件鏈接語(yǔ)句提供合法標(biāo)示。組件聲明使用關(guān)鍵字“components”，并且可以使用關(guān)鍵字“as”指定別名，語(yǔ)法格式如語(yǔ)法2-13所示。

【語(yǔ)法2-13】組件聲明

components

組件AasAA,組件BasBB,組件CasCC,…;

或者：

【語(yǔ)法2-14】組件聲明

components組件AasAA;

components組件BasBB;

components組件CasCC;

…與接口聲明類似，“as+別名”可以省略。使用關(guān)鍵字“as”設(shè)定別名的意義有以下幾個(gè)：

簡(jiǎn)化復(fù)雜長(zhǎng)名字的組件。

多次實(shí)例化同一通用組件(關(guān)于通用組件，請(qǐng)參見(jiàn)2.6.3節(jié))。

代碼易于移植，例如當(dāng)需要在配件中更換組件時(shí)，只需替換組件聲明這一行，不需要修改程序中使用該組件的代碼行。

2.連接

配件中的連接(或綁定，英語(yǔ)名稱是Wiring)代碼用于把配件聲明的接口或組件聯(lián)系在一起，其作用有以下幾點(diǎn)：

明確某個(gè)組件使用的接口是由哪個(gè)組件提供的實(shí)現(xiàn)。

明確當(dāng)前配件對(duì)外提供的接口是由哪個(gè)組件提供的實(shí)現(xiàn)。

連接操作的語(yǔ)法如語(yǔ)法2-15所示。

【語(yǔ)法2-15】連接操作

組件.接口連接符組件.接口

其中連接符有兩類：

“->”或“<-”：這兩個(gè)操作符作用是一樣的，箭頭從使用接口的組件指向提供接口的組件。使用時(shí)要求符號(hào)兩邊的組件必須是配件“實(shí)現(xiàn)區(qū)”聲明的組件。

“=”：主要用于輸出配件中對(duì)外提供的接口。使用時(shí)要求符號(hào)兩邊至少有一個(gè)是配件“聲明區(qū)”聲明的接口。

在實(shí)際使用上述語(yǔ)法時(shí)，其中一端的“.接口”可以省略，例如：

LedsP<-PlatformLedsC.Init;

等價(jià)于

LedsP.Init<-PlatformLedsC.Init;

系統(tǒng)提供的Leds配件連接操作示例如示例2-4所示?！臼纠?-4】LedsC.nc

configurationLedsC

{

//聲明對(duì)外提供的接口

providesinterfaceLeds;

}

implementation

{

//聲明配件所管理的組件

componentsLedsP,PlatformLedsC;

//輸出Leds接口，由LedsP實(shí)現(xiàn)

Leds=LedsP;

//PlatformLedsC.Init由LedsP.Init提供

LedsP.Init<-PlatformLedsC.Init;

//PlatformLedsC.Led0由LedsP.Led0提供

LedsP.Led0->PlatformLedsC.Led0;

LedsP.Led1->PlatformLedsC.Led1;

LedsP.Led2->PlatformLedsC.Led2;

LedsP.Led3->PlatformLedsC.Led3;

}

2.6nesC高級(jí)編程

2.6.1參數(shù)化接口

參數(shù)化接口(ParameterizedInterfaces)的作用就是允許為組件提供同類型接口的多個(gè)實(shí)例。參數(shù)化接口實(shí)質(zhì)上是接口數(shù)組，數(shù)組的索引是接口參數(shù)，其標(biāo)示了調(diào)用組件，并且在編譯時(shí)確定。參數(shù)化接口的定義與普通接口的定義沒(méi)有區(qū)別，下面介紹其聲明、實(shí)現(xiàn)和連接的語(yǔ)法。

1.參數(shù)化接口聲明

只有當(dāng)組件在對(duì)外提供接口時(shí)(使用時(shí)的聲明與普通接口一樣)才可能出現(xiàn)參數(shù)化接口(接口數(shù)組)的聲明，接口聲明時(shí)要有數(shù)組下標(biāo)，語(yǔ)法格式如語(yǔ)法2-16所示。

【語(yǔ)法2-16】參數(shù)接口的聲明

providesinterface接口名[數(shù)據(jù)類型標(biāo)示符];

例如系統(tǒng)組件ActiveMessageC對(duì)外提供了四個(gè)參數(shù)接口，代碼如示例2-5所示?！臼纠?-5】ActiveMessageC.n

configurationActiveMessageC

{

provides

{

interfaceSplitControl;

interfaceAMSend[uint8_tid];

interfaceReceive[uint8_tid];

interfaceReceiveasSnoop[uint8_tid];

interfaceSendNotifier[am_id_tid];

……

}

}

implementation

{

…

}

2.參數(shù)化接口實(shí)現(xiàn)

在模塊內(nèi)實(shí)現(xiàn)參數(shù)化接口的命令或事件函數(shù)時(shí)，函數(shù)名后要有數(shù)組下標(biāo)，語(yǔ)法格式如語(yǔ)法2-17所示。

【語(yǔ)法2-17】參數(shù)化接口實(shí)現(xiàn)

command類型接口名.函數(shù)名[數(shù)據(jù)類型標(biāo)示符](形參)

{

…

}

event類型接口名.函數(shù)名[數(shù)據(jù)類型標(biāo)示符](形參)

{

…

}

例如系統(tǒng)組件SchedulerBasicP(任務(wù)調(diào)度組件)中用到了參數(shù)化接口，代碼如示例2-6所示。

【示例2-6】SchedulerBasicP.nc

moduleSchedulerBasicP@safe()

{

providesinterfaceScheduler;

//參數(shù)化接口聲明

providesinterfaceTaskBasic[uint8_tid];

usesinterfaceMcuSleep;

}

implementation

{

…

//參數(shù)化接口的命令函數(shù)實(shí)現(xiàn)

asynccommanderror_tTaskBasic.postTask[uint8_tid]()

{

atomic{returnpushTask(id)?SUCCESS:EBUSY;}

}

…

}

3.參數(shù)化接口連接

參數(shù)化接口在連接時(shí)，根據(jù)連接操作符兩端的接口是否是參數(shù)化接口，其語(yǔ)法格式分為兩種情況。

(1)操作符兩端都是參數(shù)化接口。

這種情況下，連接語(yǔ)句的寫法與兩端都是普通接口的寫法一致。例如，系統(tǒng)配件TinySchedulerC對(duì)外提供參上述數(shù)化接口TaskBasic，其連接代碼如示例2-7所示?！臼纠?-7】TinySchedulerC.nc

configurationTinySchedulerC

{

providesinterfaceScheduler;

providesinterfaceTaskBasic[uint8_tid];

}

implementation

{

componentsSchedulerBasicPasSched;

componentsMcuSleepCasSleep;

Scheduler=Sched;

//等價(jià)于TaskBasic=SchedulerBasicP.TaskBasic，兩端都是參數(shù)化接口

TaskBasic=Sched;

Sched.McuSleep->Sleep;

}

(2)其中一端是參數(shù)化接口。

這種情況下，參數(shù)化接口要填寫確定的參數(shù)(即數(shù)組索引)。語(yǔ)法格式如語(yǔ)法2-18所示。

【語(yǔ)法2-18】參數(shù)化接口連接

組件1.接口名1連接符組件2.接口名2[索引值]

其中，索引值是一個(gè)整數(shù)，由用戶提供，告訴編譯器以標(biāo)示調(diào)用組件(即接口的使用者是誰(shuí))。為了避免程序出錯(cuò)，索引值可以使用以下兩個(gè)函數(shù)獲得：

unique(char*identifer)函數(shù)：參數(shù)為字符串，如果程序包含n個(gè)相同字符串作為參數(shù)的unique()調(diào)用，每個(gè)調(diào)用返回一個(gè)0～n-1之間的無(wú)符號(hào)整數(shù)，且互不相同(注意：不同字符串參數(shù)的調(diào)用返回值有可能相同)。

uniqueCount(char*identifer)函數(shù)：參數(shù)為字符串，如果程序包含n個(gè)相同字符串為參數(shù)的uniqueCount()調(diào)用，每個(gè)調(diào)用都返回n。

例如，可以編寫示例2-8代碼使用上述系統(tǒng)組件ActiveMessageC提供的參數(shù)化接口AMSend和Receive。

【示例2-8】AMTestC.nc、AMTestAppC.nc

//AMTestC.nc

moduleAMTestC

{

uses

{

interfaceRecieve;

interfaceAMSend;

}

}

implementation

{

…

}

//AMTestAppC.nc

configurationAMTestAppC{

…

}

implementation

{

…

componentsActiveMessageC;

componentsAMTestCasApp;

App.Receive->ActiveMessageC.Receive[uniqueCount("MyRadio")];

App.AMSend->ActiveMessageC.AMSend[uniqueCount("MyRadio")];

}2.6.2通用接口

1.通用接口定義

通用接口在定義時(shí)要使用尖括號(hào)將數(shù)據(jù)類型擴(kuò)起來(lái)，語(yǔ)法如語(yǔ)法2-19所示。

【語(yǔ)法2-19】通用接口定義

interface接口名<類型1,類型2,類型n>

{

//事件函數(shù)或命令函數(shù)聲明

}

對(duì)于上述定義有以下規(guī)則：

大括號(hào)內(nèi)的類型，可以有一個(gè)或多個(gè)，之間使用逗號(hào)分隔。

接口內(nèi)聲明的事件函數(shù)或命令函數(shù)可以使用或不適用大括號(hào)內(nèi)的類型。

示例2-9是TinyOS中的通用接口Read的定義。

【示例2-9】Read.nc

interfaceRead<val_t>

{

commanderror_tread();

eventvoidreadDone(error_tresult,val_tval);

}

上述代碼中，通用接口Read具有一個(gè)參數(shù)類型val_t，用于定義讀取的數(shù)據(jù)類型，其中事件函數(shù)readDone中使用該類型返回讀取到的數(shù)據(jù)。

為了使任務(wù)描述2.D.1中的TempSensor接口具有通用性，可以修改為通用接口，示例代碼如示例2-10所示。

【示例2-10】TempSensor.nc

interfaceTempSensor<dataType>

{

commandvoidReadData();

eventvoidReadDone(dataTypepData,intnByteSize);

}

2.通用接口聲明和實(shí)現(xiàn)

提供或使用通用接口的模塊在聲明通用接口時(shí)要在大括號(hào)內(nèi)提供確切的數(shù)據(jù)類型，而實(shí)現(xiàn)通用接口的命令和事件函數(shù)時(shí)，要相應(yīng)使用聲明時(shí)提供的類型。其語(yǔ)法格式如語(yǔ)法2-20所示?！菊Z(yǔ)法2-20】通用接口聲明和實(shí)現(xiàn)

module模塊名

{

//聲明提供的通用接口

providesinterface通用接口名A<類型1,類型2,類型n>;

//聲明使用的通用接口

usesinterface通用接口名B<類型1,類型2,類型n>;

}

implementation

{

//實(shí)現(xiàn)通用接口A的命令函數(shù)command函數(shù)返回類型通用接口名A.命令函數(shù)(參數(shù));

…

//實(shí)現(xiàn)通用接口B的事件函數(shù)

event函數(shù)返回類型通用接口名B.事件函數(shù)(參數(shù));

…

}

示例2-11是任務(wù)描述2.D.2修改之后的模塊TempSensorC代碼。【示例2-11】TempSensorC.nc

moduleTempSensorC

{

//聲明要提供的通用接口

providesinterfaceTempSensor<char*>;

}

implementation

{

charsBuf[255];commandvoidTempSensor.ReadData()

{

…

signalTempSensor.ReadDone(sBuf,255);

}

}

示例2-12是任務(wù)描述2.D.3修改之后的ReadTempSensorC模塊代碼。【示例2-12】ReadTempSensorC.nc

moduleReadTempSensorC

{

usesinterfaceBoot;

usesinterfaceTempSensor<char*>;

usesinterfaceLeds;

}

implementation

{

…

eventvoidTempSensor.ReadDone(char*pData,intnByteSize)

{

…

}

…

}

3.通用接口連接

通用接口連接時(shí)必須保證提供者與使用者組件所聲明的接口類型參數(shù)必須匹配，否則將出現(xiàn)編譯錯(cuò)誤。上例中的通用接口TempSensor的提供者TempSensorC與使用者ReadTempSensorC所聲明的接口類型參數(shù)都是“<char*>”，因此直接使用連接符進(jìn)行連接即可，示例代碼如示例2-13所示。

【示例2-13】ReadTempSensorAppC.nc

configurationReadTempSensorAppC

{

}

implementation

{

componentsReadTempSensorC,TempSensorC;

…

ReadTempSensorC.TempSensor->TempSensorC.TempSensor;

…

}2.6.3通用組件

1.通用組件定義

通用組件定義時(shí)使用關(guān)鍵字generic，并且通用組件有一個(gè)參數(shù)列表(可以為空)。通用組件分為通用模塊和通用配件，其定義語(yǔ)法如語(yǔ)法2-21和2-22所示?！菊Z(yǔ)法2-21】通用模塊定義

genericmodule模塊名(參數(shù)列表)

{

//聲明接口

}

implemention

{

//模塊實(shí)現(xiàn)

}【語(yǔ)法2-22】通用組件定義

genericconfiguration配件名(參數(shù)列表)

{

//聲明接口

}

implemention

{

//配件實(shí)現(xiàn)

}對(duì)于上述定義，參數(shù)列表有以下規(guī)則：

參數(shù)列表可以為空，但是組件名后面的括號(hào)不能省略。

組件實(shí)現(xiàn)中可以使用參數(shù)列表中的參數(shù)，也可以不使用。

參數(shù)列表的內(nèi)容可以是：

使用關(guān)鍵字typedef聲明的數(shù)據(jù)類型，例如“typedefqueue_t”。

帶有類型的數(shù)字常量，例如“uint16_tmax_size”。

帶有類型的字符串常量，例如“char*resourceName”或“charresourceName[]”。

示例2-14代碼是TinyOS系統(tǒng)提供的通用模塊QueueC(用作先進(jìn)先出計(jì)算的隊(duì)列組件)的代碼。【示例2-14】QueueC.nc

genericmoduleQueueC(typedefqueue_t,uint8_tQUEUE_SIZE)

{

providesinterfaceQueue<queue_t>;

}

implementation

{

queue_tONE_NOKqueue[QUEUE_SIZE];

…

commandqueue_tQueue.head()

{

returnqueue[head];

}

…

}上述代碼中，參數(shù)列表中有兩個(gè)參數(shù)，queue_t是用typedef聲明的類型，并且在模塊的實(shí)現(xiàn)代碼中用作修飾Queue.head()函數(shù)的返回值；QUEUE_SIZE是uint8_t型的常量，在模塊的實(shí)現(xiàn)代碼中用作數(shù)組的下標(biāo)值。

TinyOS系統(tǒng)中的通用配件TimerMilliC是程序經(jīng)常要用到的定時(shí)器配件，可以被多次實(shí)例化，在程序中表示多個(gè)定時(shí)器。其代碼如示例2-15所示。

【示例2-15】TimerMilliC.nc

genericconfigurationTimerMilliC()

{

providesinterfaceTimer<TMilli>;

}

implementation

{

componentsTimerMilliP;

Timer=TimerMilliP.TimerMilli[unique(UQ_TIMER_MILLI)];

}

從上述代碼可以看出該配件的參數(shù)列表是空，且TimerMilliC配件提供了通用接口Timer。

2.通用組件實(shí)例化

通用組件在聲明時(shí)被實(shí)例化，實(shí)例化需使用關(guān)鍵字new，并傳遞實(shí)例參數(shù)(如果通用組件參數(shù)列表有參數(shù))。語(yǔ)法如語(yǔ)法2-23所示。

【語(yǔ)法2-23】通用組件實(shí)例化

componentsnew組件名(實(shí)參)as別名

上述語(yǔ)法中，如果不是多次實(shí)例化，“as別名”可以省略。例如上述示例中的QueueC模塊和TimerMilliC配件可以使用代碼2-1實(shí)例化。

【代碼2-1】通用組件實(shí)例化componentsnewQueueC(uint8_t,64)

componentsnewTimerMilliC()asTimer0;

componentsnewTimerMilliC()asTimer1;2.6.4編程實(shí)例

以下內(nèi)容用以實(shí)現(xiàn)任務(wù)描述2.D.4，編寫一個(gè)nesC程序使用定時(shí)器接口實(shí)現(xiàn)LED閃爍。本程序設(shè)計(jì)為三個(gè)文件：

核心應(yīng)用模塊文件，命名為“TimerLedC.nc”。

頂層配置組件文件，命名為“TimerLedAppC.nc”。

Makefile文件：編譯管理文件。

1.建立應(yīng)用程序目錄

在Cygwin的“opt/mytinyos/apps/”目錄下建立“TimerLed”目錄。如圖2-2所示。

以下三個(gè)文件使用EditPlus程序建立并保存在“TimerLed”目錄內(nèi)。圖2-2建立應(yīng)用程序目錄

2.編寫核心應(yīng)用模塊文件

以下代碼用于實(shí)現(xiàn)任務(wù)描述2.D.4，使用定時(shí)器通用接口Timer聲明兩個(gè)定時(shí)器，用它們分別控制LED0和LED1，具體代碼如描述2.D.4TimerLedC.nc?！久枋?.D.4】TimerLedC.nc

moduleTimerLedC

{

uses

{

interfaceBoot;

interfaceLeds;

//使用定時(shí)器通用接口聲明兩個(gè)定時(shí)器

interfaceTimer<TMilli>asTimer0;

interfaceTimer<TMilli>asTimer1;

}

}implementation

{

//任務(wù)函數(shù)內(nèi)，內(nèi)容是空

taskvoidDoStartTimer()

{

}

//程序入口事件函數(shù)

eventvoidBoot.booted()

{

//啟動(dòng)兩個(gè)定時(shí)器周期分別是250和500毫秒

callTimer0.startPeriodic(250);

callTimer1.startPeriodic(500);

postDoStartTimer();

}//定時(shí)器0事件，閃爍LED0

eventvoidTimer0.fired()

{

callLeds.led0Toggle();

}

//定時(shí)器1事件，閃爍LED1

eventvoidTimer1.fired()

{

callLeds.led1Toggle();

}

}

3.編寫頂層配置組件

通用組件TimerMilliC提供Timer接口，因此在頂層配置組件中將TimerLedC與TimerMilliC組件連接起來(lái)，代碼如下。

【描述2.D.4】TimerLedAppC.nc

configurationTimerLedAppC

{

}

implementation

{

componentsMainC,TimerLedC,LedsC;

//實(shí)例化兩個(gè)通用組件

componentsnewTimerMilliC()asTimer0;

componentsnewTimerMilliC()asTimer1;

TimerLedC.Boot->MainC.Boot;

TimerLedC.Timer0->Timer0;

TimerLedC.Timer1->Timer1;

TimerLedC.Leds->LedsC;

}

4.編寫Makefile文件

文件內(nèi)容如描述2.D.4Makefile所示：

【描述2.D.4】Makefile

COMPONENT=TimerLedAppC

include$(MAKERULES)

上述代碼中，第一行將頂層配置組件的名字賦值給“COMPONENT”變量，第二行是固定寫法(詳細(xì)說(shuō)明參見(jiàn)第4章)。

5.編譯并下載程序

用仿真器連接好設(shè)備后，打開(kāi)Cygwin，在命令行上，用“cdTimerLed”命令進(jìn)入程序目錄，而后運(yùn)行“makecc2530install”命令，執(zhí)行結(jié)果如圖2-3所示。圖2-3程序編譯下載

2.7并發(fā)模型

2.7.1任務(wù)

1.任務(wù)概述

任務(wù)也稱“任務(wù)函數(shù)”，是由關(guān)鍵字task修飾的無(wú)返回值的模塊函數(shù)，該函數(shù)被TinyOS系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度執(zhí)行，類似于Windows程序的線程。

2.任務(wù)機(jī)制

任務(wù)機(jī)制關(guān)鍵點(diǎn)如下：

任務(wù)之間不能被搶占，任務(wù)一旦運(yùn)行就必須完成(但可以被硬件中斷打斷)。

任務(wù)被提交給系統(tǒng)后，系統(tǒng)會(huì)在合適的時(shí)間運(yùn)行它(這個(gè)時(shí)間很短)，而不是立即執(zhí)行，表現(xiàn)出一種“后臺(tái)處理行為”。

3.任務(wù)函數(shù)

任務(wù)函數(shù)的語(yǔ)法如語(yǔ)法2-24所示。

【語(yǔ)法2-24】任務(wù)函數(shù)

taskvoid函數(shù)名()

{

//任務(wù)代碼

}

對(duì)于任務(wù)函數(shù)的編寫要注意以下幾點(diǎn)：

關(guān)鍵字task不可省略。

函數(shù)不能有返回值。

為了降低能耗等因素，有必要盡量減少任務(wù)代碼的執(zhí)行時(shí)間，必要的情況下可將大任務(wù)分割為小任務(wù)。任務(wù)函數(shù)中的“任務(wù)代碼”是由和任務(wù)相關(guān)的算法組成的，例如讀傳感器、采樣處理等。任務(wù)被認(rèn)為是所在組件內(nèi)的一個(gè)較為耗時(shí)的操作，任務(wù)執(zhí)行完畢最終要進(jìn)行任務(wù)結(jié)果的輸出，有兩種途徑：

調(diào)用某接口的命令函數(shù)。

調(diào)用接口的事件函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)事件通知，即觸發(fā)事件。

命令函數(shù)調(diào)用和觸發(fā)事件前面已經(jīng)講過(guò)，分別使用call語(yǔ)句和signal語(yǔ)句。

4.任務(wù)提交

任務(wù)函數(shù)通過(guò)post(關(guān)鍵字)語(yǔ)句提交給系統(tǒng)去調(diào)度執(zhí)行，這個(gè)過(guò)程也叫任務(wù)發(fā)布，語(yǔ)法如語(yǔ)法2-25所示。

【語(yǔ)法2-25】任務(wù)提交

post

任務(wù)函數(shù)名();

注意上述語(yǔ)句的分號(hào)不能省略。post語(yǔ)句被執(zhí)行后，立即返回，系統(tǒng)將在合適的時(shí)間稍后執(zhí)行被提交的任務(wù)。

以下代碼用于實(shí)現(xiàn)任務(wù)描述2.D.5，編寫一個(gè)nesC程序，執(zhí)行一個(gè)耗時(shí)任務(wù)，當(dāng)任務(wù)執(zhí)行時(shí)LED亮，任務(wù)執(zhí)行完畢LED滅?！久枋?.D.5】TaskLedAppC.nc、TaskLedC.nc、Makefile

/**

*TaskLedAppC.nc

*/

configurationTaskLedAppC

{

}

implementation

{

componentsMainC,TaskLedC,LedsC;

TaskLedC.Boot->MainC;

TaskLedC.Leds->LedsC;

}/**

*TaskLedC.nc

*/

moduleTaskLedC

{

uses

{

interfaceBoot;

interfaceLeds;

}

}

implementation

{

taskvoidCalcTask()

{

uint32_ti;

//開(kāi)始執(zhí)行任務(wù)，打開(kāi)LED0

callLeds.led0On();

//模擬耗時(shí)任務(wù)-數(shù)據(jù)累加

for(i=0;i<300000;i++)

{

//執(zhí)行空指令

asm("NOP");

}

//任務(wù)執(zhí)行完畢-關(guān)閉LED1

callLeds.led0Off();

}

eventvoidBoot.booted()

{

//提交耗時(shí)任務(wù)

postCalcTask();

}

}

#Makefile

COMPONENT=TaskLedAppC

include$(MAKERULES)

編譯下載程序到開(kāi)發(fā)板中，觀察結(jié)果，將看到LED0亮大約0.2秒鐘然后滅掉。2.7.2同步與異步

nesC語(yǔ)言區(qū)分異步(async)和同步(sync)代碼，其中：

異步代碼：指中斷處理程序，以及它調(diào)用的命令函數(shù)和事件函數(shù)。異步函數(shù)用關(guān)鍵字async修飾。

同步代碼：異步代碼以外的代碼都是同步代碼。同步函數(shù)用關(guān)鍵字sync修飾或默認(rèn)不使用。

nesC對(duì)異步和同步代碼有如下規(guī)定：

在異步代碼中不能包含任何同步函數(shù)。在異步代碼中執(zhí)行同步函數(shù)的唯一方法是提交(post)一個(gè)任務(wù)。

任務(wù)的運(yùn)行的是同步操作。

同步函數(shù)可以調(diào)用異步函數(shù)。

應(yīng)用程序應(yīng)盡量使用同步代碼，因?yàn)楫惒酱a會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)的沖突。

本章前面例子操作代碼都是同步的，不再舉例。這里舉例說(shuō)明一下異步命令函數(shù)的寫法。接口Random是系統(tǒng)提供的用于操作隨機(jī)數(shù)的，其接口定義代碼如代碼2-2所示。【代碼2-2】Random.nc

/**

*Random.nc

*/

interfaceRandom

{

//異步命令函數(shù)：產(chǎn)生一個(gè)32位的隨機(jī)數(shù)

asynccommanduint32_trand32();

//異步命令函數(shù)：產(chǎn)生一個(gè)16位的隨機(jī)數(shù)

asynccommanduint16_trand16();

}

實(shí)現(xiàn)Random接口的組件是RandomMlcgC組件，它的部分代碼如代碼2-3所示?！敬a2-3】RandomMlcgC.nc

/**

*RandomMlcgC.nc

*/

moduleRandomMlcgC@safe(){

providesinterfaceInit;

providesinterfaceParameterInit<uint16_t>asSeedInit;

providesinterfaceRandom;

}

implementation

{

…

asynccommanduint32_tRandom.rand32()

{

uint32_tmlcg,p,q;

uint64_ttmpseed;

atomic

{

tmpseed=(uint64_t)33614U*(uint64_t)seed;

q=tmpseed; /*low*/

q=q>>1;

p=tmpseed>>32; /*hi*/

mlcg=p+q;

if(mlcg&0x80000000)

{ mlcg=mlcg&0x7FFFFFFF;

mlcg++;

}

seed=mlcg;

}

returnmlcg;

}

asynccommanduint16_tRandom.rand16()

{

return(uint16_t)callRandom.rand32();

}2.7.3原子性代碼

異步代碼將帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題：某段代碼在執(zhí)行過(guò)程可能被搶占，即被暫停運(yùn)行，在系統(tǒng)執(zhí)行完其他代碼后，再回到被中斷的位置繼續(xù)往下運(yùn)行。在實(shí)際應(yīng)用中若需要保護(hù)某段代碼不被搶占(如中斷處理函數(shù)中的數(shù)據(jù)處理)，可以使用atomic(關(guān)鍵字)代碼塊，即原子性代碼，其語(yǔ)法如語(yǔ)法2-26所示。

【語(yǔ)法2-26】atomic代碼塊

atomic

{

//代碼

}例如，接口Leds(該接口的詳細(xì)說(shuō)明見(jiàn)2.8節(jié))的具體實(shí)現(xiàn)組件是LedsP，在該組件中實(shí)現(xiàn)的Leds.get()命令函數(shù)可以返回各LED設(shè)置的位掩碼，為了防止被搶占，其中用到了原子性代碼，如代碼2-4?！敬a2-4】LedsP.nc

moduleLedsP@safe()

{

provides

{

interfaceInit;

interfaceLeds;

}

uses

{

…

}

}

implementation

{…

asynccommanduint8_tLeds.get()

{

uint8_trval;

atomic

{

rval=0;

if(!callLed0.get())

{

rval|=LEDS_LED0;

}

if(!callLed1.get())

{

rval|=LEDS_LED1;

}

if(!callLed2.get()) {

rval|=LEDS_LED2;

}

if(!callLed3.get())

{

rval|=LEDS_LED3;

}

}

returnrval;

}

}2.7.4中斷

中斷是實(shí)現(xiàn)異步操作的重要手段，nesC語(yǔ)言可以使用中斷函數(shù)實(shí)現(xiàn)中斷，中斷函數(shù)代碼要在模塊內(nèi)實(shí)現(xiàn)，其常用語(yǔ)法格式如語(yǔ)法2-27所示。

【語(yǔ)法2-27】中斷函數(shù)

CC2530_INTERRUPT(中斷向量)

{

atomic

{

//中斷函數(shù)代碼

}

}

2.8常用接口和組件

2.8.1系統(tǒng)啟動(dòng)接口Boot

1.接口簡(jiǎn)介

Boot接口用于通知應(yīng)用程序TinyOS已經(jīng)啟動(dòng)完畢(所有的必要組件已經(jīng)初始化完成)。Boot接口定義在“tos/interfaces/Boot.nc”文件中，該接口只有一個(gè)booted事件，代碼如代碼2-6所示。

【代碼2-6】Boot.nc

interfaceBoot

{

eventvoidbooted();

}

2.接口提供者

Boot接口由MainC組件提供，組件定義在“tos/system/MainC.nc”中，代碼如代碼2-7所示。

【代碼2-7】MainC.nc

configurationMainC

{

providesinterfaceBoot;

usesinterfaceInitasSoftwareInit;

}

implementation

{

componentsPlatformC,RealMainP,TinySchedulerC;

…

Boot=RealMainP;

}

3.用法簡(jiǎn)介

每個(gè)TinyOS應(yīng)用程序都需要在核心應(yīng)用模塊中使用Boot接口(即前述的入口事件函數(shù))，且要完成以下工作：

實(shí)現(xiàn)“eventvoidBoot.booted()”事件函數(shù)作為程序入口。

在頂層配置組件中實(shí)例化MainC組件，并將核心應(yīng)用模塊連接至MainC組件。

示例代碼如示例2-16所示?！臼纠?-16】Boot接口的使用

//核心應(yīng)用模塊文件：TestC.nc

moduleTestC

{

usesinterfaceBoot;

…

}

implementation

{

…

eventvoidBoot.booted()

{

…

}

}//頂層配置組件文件：TestAppC.nc

configurationTestAppC

{

}

implementation

{

componentsMainC,TestC;

…

MainC.Boot<-TestC.Boot;

…

}2.8.2LED接口Leds

1.接口簡(jiǎn)介

接口Leds用于控制設(shè)備的LED，該接口使用比較頻繁，既可以用于設(shè)備的輸出提示，又可以在程序開(kāi)發(fā)過(guò)程中用于代碼調(diào)試。該接口定義在“tos/interfaces/Leds.nc”文件中，本書配套的平臺(tái)mytinyos新增了LED3，移植后的接口在“tos/platforms/cc2530/Leds.nc”文件中，代碼如代碼2-8所示(相關(guān)功能請(qǐng)參考代碼中的注釋)?！敬a2-8】LedsC.nc

#include"Leds.h"

interfaceLeds

{

//打開(kāi)LED0

asynccommandvoidled0On();

//關(guān)閉LED0

asynccommandvoidled0Off();

//切換LED0狀態(tài)(原來(lái)是關(guān)則打開(kāi)，原來(lái)是開(kāi)則關(guān))

asynccommandvoidled0Toggle();

//LED1控制

asynccommandvoidled1On();

asynccommandvoidled1Off();

asynccommandvoidled1Toggle();//LED2控制

asynccommandvoidled2On();

asynccommandvoidled2Off();

asynccommandvoidled2Toggle();

//LED3控制

asynccommandvoidled3On();

asynccommandvoidled3Off();

asynccommandvoidled3Toggle();

//獲得LED設(shè)置的掩碼

asynccommanduint8_tget();

//用掩碼設(shè)置LED

asynccommandvoidset(uint8_tval);

}

2.接口提供者

Leds接口由LedsC組件提供，組件定義在“tos/platforms/cc2530/LedsC.nc”文件中，代碼如代碼2-9所示。

【代碼2-9】LedsC.nc

configurationLedsC

{

providesinterfaceLeds;

}implementation

{

componentsLedsP,PlatformLedsC;

Leds=LedsP;

LedsP.Init<-PlatformLedsC.Init;

LedsP.Led0->PlatformLedsC.Led0;

LedsP.Led1->PlatformLedsC.Led1;

LedsP.Led2->PlatformLedsC.Led2;

LedsP.Led3->PlatformLedsC.Led3;

}

3.用法簡(jiǎn)介

當(dāng)組件要使用Leds接口時(shí)，需要做以下工作：

在組件內(nèi)聲明Leds接口。

在組件中調(diào)用Leds接口的相關(guān)命令函數(shù)控制LED。

在程序的配置組件內(nèi)將使用Leds接口的組件連接至接口的提供者LedsC。

示例代碼請(qǐng)參考任務(wù)描述2.D.4。2.8.3定時(shí)器接口Timer

1.接口簡(jiǎn)介

定時(shí)器接口是一個(gè)通用接口，可以多次實(shí)例化，為程序提供定時(shí)作用。該接口定義在“tos/lib/timer/Timer.nc”文件中，代碼如代碼2-10所示(命令和事件函數(shù)的作用參見(jiàn)注釋)?！敬a2-10】Timer.nc

#include"Timer.h"

interfaceTimer<precision_tag>

{

//設(shè)置定時(shí)器的時(shí)間周期為dt，并啟動(dòng)定時(shí)器

commandvoidstartPeriodic(uint32_tdt);

//啟動(dòng)一次定時(shí)器，dt是超時(shí)時(shí)間

commandvoidstar