面向无线传感网络的构件化开发方法

引言

随着移动技术和互联网技术的飞速发展，移动网络将是下一代网络发展的大趋势。而移动网络的重要子网之一无线传感器网络能够大大扩展互联网的触角。由于无线传感器网络低功耗、低成本、分布式和资源有限等特点，使得开发无线传感器网络的相关协议成为无线传感器网络发展的关键技术因素之一。传统的软件开发方法显然已经不适合无线传感器协议的开发，而近来兴起的新的开发模式是基于构件化的软件开发方法。

基于构件化的软件开发(CBSD,comp onent-based software development)方法是一种可以提供软件复用性的开发方法。构件是用于进行软件开发、复用和软件组装的基本单元。在面向构件的技术里，一个应用软件不是通过大量的代码来描述，而是通过数量有限的构件来描述，如图1(a)所示。与传统的嵌入式软件不同，构件化的嵌入式软件是由一组软件构件构成的，这些构件的一个或者几个组合成一个完整的应用;而且新的应用也可以使用已有构件，从而提高软件复用性。传统模式下开发出来的嵌入式软件提供的是专用服务，软件与应用是一一对应的，如图1(b)所示。整个过程中代码量大，复杂度高，代码重用性小，并且更新困难，不适应无线传感器节点资源有限的要求。

TinyOS是一种基于构件化的无线传感器网络操作系统，该系统本身就是一个构件库。其开发语言nesC 提供了对软件构件技术的支持。通过灵活组装各个固定功能的芯片级构件可以方便地搭建起不同硬件平台级构件。因此在TinyOS 系统下开发构件化的无线传感器协议的方法已被广泛使用。但是，目前由于开发者过度依靠现有的集成构件，导致开发出来协议性能并不理想。

图1 构件化的嵌入式软件与传统嵌入式软件

1 现有开发方法描述

系统为了简化开发者的开发难度，对各芯片的底层构件进行了构件化包装。调用硬件底层构件所提供的最基本功能接口，来组合实现一些功能模块，如配制芯片模块、发送数据模块、接收数据模块等。系统对各芯片的硬件抽象层的集成化操作基本是一样的，图2 是CC2420系统集成构件调用硬件抽象层构件的关系。

图2 系统集成构件和硬件抽象层构件关系