TinyOS编程思想和Nesc基础语法

TinyOS操作系统由nesc语言写成，从程序员角度看，它的基本作用就是提供了一组API接口以及一些编程规则。

具体来说，基于nesc语言的TinyOS编程行为具有以下特点：

a.兼容C语言：使用nesc进行TinyOS编程时可以使用C语言中几乎所有的结构体、函数语法。事实上，nesc仅仅是在较高的层次上增加了一些新的数据结构（即接口和组件）和并发执行模型。

b.组件式编程：组件类似于面向对象语言的类对象，可以提供或使用接口，并且有自己的内部实现，程序员使用代码确定组件之间的连接关系。与C++或JAVA不同的是，组件对象的实例化是在编译时运行的。

c.任务式编程：TinyOS提供一个简单的延期任务机制，即用task关键字修饰的任务函数使用post关键字投递后，可以被TinyOS的任务调度程序调度执行。任务可以使组件在“后台”运行，而不是立即运行。

d.分阶段作业编程：当编写一个需要长时间运行的作业代码时，将其分为两个阶段，即调用和完成调用。例如一个读传感器工作，可以写成两个函数，read和readDone函数，当read函数读完时，在函数内部通过任务给调用者激发一个readDone事件。

e.事件驱动编程：事件机制导致代码的执行路径是不可预知的，不同的事件执行不同的代码片段。TinyOS有两种事件：硬件中断事件和程序事件（由程序本身使用signal关键字来激发的事件）

f.并发执行模型：nesC将代码区分为同步代码和异步代码。其中同步代码仅由任务来执行；异步代码可被任务和中断处理程序执行，nesC编译器检查并确保这个规则被执行。

TinyOS的源码目录

TinyOS开发流程：

（1）确定硬件资源

（2）应用需求分析

（3）应用程序组件和接口设计

（4）按组件编写程序代码以及makefile文件

（5）编译、下载、调试程序

一个简单的Blink程序：

在我们C语言入门的时候，第一个拿出来讲的例子是HELLOWORLD，单片机，FPGA编程的时候，第一个拿出来讲的例子是流水灯。

这里基于nesc的TinyOS的编程我们来讲最简单的Blink程序，也就是点灯程序。

首先我们来看Blink程序目录下的文件：

目录下一共有三个文件：BlinkAppC.nc：这是配件组件，BlinkC.nc：这是模块组件，Makefile：这是编译规则

根据TinyOS组件编程规则，一个应用程序有且只有一个顶层配置组件，用于配置程序中的组件之间的接口连接关系，模块组件可以有多个。

接下来我们分别看一看三个文件的源码：

配件的源码我们可以看到分为两个部分，一个是configuration的声明区，一个是配件的implementation的实现区。配件一般用configuration来声明。

声明区声明要使用的接口和提供的接口。实现区我们也可以分为两部分：一部分是组件的声明，另外一部分是组件的连接关系。

模块的源码也是分为两个部分，一部分是声明区，一部分是实现区。声明区声明使用的接口和提供的接口。实现区是业务实现代码。Boot接口的booted函数是入口函数，相当于C语言的main函数。

上述代码是一种固定写法，每一个TinyOS的应用程序的Makefile文件至少包含这两行代码，其中：COMPONENT变量用于指定顶层配置组件的名字。include语句用于包含环境白能量MAKERULES，它指向TinyOS的默认Makefiles文件。

nesC程序结构

程序文件组成主要是一下几个部分：

一个完整的nesC程序是由多个组件组成的，组件是nesC程序的可运行模块。

接口：（类似C语言的.h文件 只有声明没有实现）

接口提供给组件来使用，并且必须由某个组件来实现才有意义。nesC接口的规定：

a.接口由一个或多个命令函数（command）和事件函数（event）组成，可以只有命令函数或事件函数。

b.接口可以被多个组件来实现（由配件来指定具体使用哪个实现）

c.实现接口的组件，必须实现接口中所有的命令函数。

d.使用接口的组件，必须实现接口中的所用事件函数。

接口定义语法：

 interface 接口名
 {
         command 函数声明
         event 函数声明
 }

组件：

共分为两类，模块和配件。

模块module是nesC程序的逻辑功能实体，通过提供接口或使用接口以实现某个确切的业务算法。一般以应用名称+C命名

配件configuration负责把其他组件给装配起来，把组件“使用的接口”绑定到“提供该接口”的组件上去。一般以应用名称+AppC命名

通常说，模块是包含可执行代码的组件，配件是包含组件关系的组件。

配件

配件定义的语法：

 configuration 配件名
 {
         //接口声明
        use interface X；
        provide interface A;
 }
 implementation
 {
         //组件声明语句
         components 组件A；
         //组件连接语句
        组件A.接口->组件B.接口//组件A的接口由组件B提供
 }

模块：

模块定义的语法：

 module 模块名
 {
         //接口声明
 }
 implementation
 {
         //变量定义
         普通函数
        {
         }
         task 任务函数
         {
         }
         command 命令函数
         {
         }
         event 事件函数
         {
         }
 }

接口的声明语法

 use interface X；//使用什么接口
 provide interface A；//提供什么接口

模块的实现implementation包括两部分代码：变量定义，入口函数和其它函数。

变量定义：

本模块功能算法所用的变量，变量只在模块内有效，模块变量是静态变量。

入口函数：

nesC程序的入口需要在模块中使用系统提供的Boot接口，然后在程序中实现该接口的booted函数，此函数就是nesC程序的入口。

语法：

 event void Boot.booted()
 {
 }

其他函数：
        任务函数：由操作系统调度执行的函数。加关键字task。

命令函数：模块“提供的接口”所规定的所有命令函数 加关键字command，call命令触发。

事件函数：模块“使用的接口”所规定的所有事件函数 加关键字event，signal触发。