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无线传感器网络被认为是21世纪最重要的技术之一,而无线传感器网络操作系统是无线传感器网络应用的重要支撑技术。无线传感器网络操作系统的设计须满足内核代码量小、低功耗、支持并发操作、实时性好、高可靠性、操作系统模块化等要求,尤其考虑到实时性的重要性,因此本文借鉴Intel公司开发出的iDCX51分布式控制执行软件,采用AVR汇编语言设计并实现了一款实时多任务无线传感器网络操作系统内核。 本文完成了实时操作系统内核在无线传感器节点中从设计到实现的整个过程。主要以代码量小,实时性高为目标,从存储器、寄存器、数据存储区、中断、定时/计数器、降低节点功耗等部分做了详细的设计,实现了任务管理、任务间通信、中断处理服务、计数服务等功能的系统调用。硬件平台采用的是无线传感器节点MicaZ,其微处理器采用的是ATMEL公司生产的RISC结构的AVR单片机ATmega128L,收发芯片采用的是Chipcon公司推出的一款符合IEEE802.15.4标准的CC2420芯片。而ATmega128L是AVR单片机中功能最强大的处理器,其采用精简指令集RISC结构,使指令的平均执行时间缩短,从而提高CPU的性能和速度,实时处理多任务的能力也会增强。此外,本系统中通信部分的设计,片内任务通信采用消息模式,而片间任务通信模式的设计采用的是符合IEEE802.15.4标准的数据帧收发处理。在内核实现后,应用程序中调用内核实现了多任务的创建及调度,以及片内和片间任务之间的通信。 通过在无线传感器节点MicaZ上的不断实验,表明所设计的实时多任务操作系统内核实现了传感器网络操作系统的基本功能,具有较好的多任务调度处理能力和任务间通信能力。通过对时间性能的测试与对比,表明实时性良好,可较好的应用在无线传感器网络中。