第一章  无线传感网概述

读写器按照通信方式分为三种模式：主从模式，定时模式和触发模式。从读卡方式上来分，又区分为：单卡模式和多卡模式。

1.1无线传感器网络概述

物联网发展中的一个重要的组成部分：微型传感器组成的无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）。

无线传感器网络（简称无线传感网或传感器网络）就是有部署在检测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统。

目的：是协作地感知，采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发给观察者。

无线传感器网络的三个要素：

（1）传感器

（2）感知对象

（3）观察者

1.1.1无线传感器网络发展历史

无线传感器网络的发展也是起源于军事领域。

第一阶段：最早可以追溯至越战时期使用的传统的传感器系统。

第二阶段：二十世纪80年代至90年代之间。

第三阶段：21世纪开始至今。

1995年，美国交通部提出了“国家智能交通系统项目规划”。

无线传感器网络是继计算机和互联网之后世界信息产业的第三次浪潮，已成为新一轮全球经济和科技发展的战略焦点。

1.1.2无线传感器网络的体系特征

目前，无线网络可分为两种：

（1）有基础设施的网络，需要有固定的基站；

（2）无基础设施的网络，又称为无线自组网；

无线传感器网络是大量静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网格，属于无线自组网，其特点包含以下几个方面：

• 大规模网络
• 自组织网络
• 动态性网络
• 可靠的网络
• 应用相关的网络
• 以数据为中心的网络
  

1.1.3传感器网络结构

无线传感器网络系统由传感器节点（Sensor Node）、汇聚节点（Sink Node）、基础设施网络（Internet或卫星）以及与用户交流的管理节点（Manage Node）4个部分组成。

• 传感器节点是无线传感器网络中数量最多的节点类型，为了降低成本，传感器节点的处理能力、存储能力和通信能力相对较弱。
• 汇聚节点相当于网络协调器或路由器，主要用于实现传感器网络与因特网等外部网络的连接，这就要求其器件资源更丰富，功能更强大，它即可以是一个具有增强功能的传感器节点，能够供给充足的能量并能够提供更多的内存空间，也可以使一个没有检测功能仅负责无线通信的网关设备。
  

1.1.4传感器节点结构

传感器节点通常由6大功能模块组成

• 电源模块
• 传感模块
• 计算模块
• 存储模块
• 通信模块
• 嵌入式软件系统
  

在不同的应用背景中，传感器网络节点的组成可能略有不同，但一般都会具有数据采集、数据处理和数据传输的基本功能。

（1）电源模块为传感器节点中其他几个模块提供运行所需的能量。

（2）传感器模块负责监测区域内信息的采集与转换。

（3）计算模块是传感器节点的核心，负责处理数据和系统管理。

（4）无线通信模块负责与其他节点通信，交换控制信息和首发采集数据。

2.1无线传感器网络操作系统

嵌入式系统是指用于执行独立功能的专用计算机系统。

嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件，它是嵌入式系统重要的组成部分，通常包括与硬件相关的设备驱动，系统内核，通信协议以及图形界面等。

2.1.1无线传感器网络对操作系用的需求

（1）由于每个传感器节点只有有限的计算资源和存储资源，因此其操作系统代码量必须尽可能少，负责度要尽可能低。

（2）由于传感器网络的规模可能很大，网络拓扑动态变化，操作系统必须能够适应网络规模和拓扑高度动态变化的应用环境。

（3）观测任务需要操作系统支持实时性，对监测环境发生的时间能快速响应，并迅速执行相关的处理任务。

（4）任务并发性很密集，可能存在多个需要同时执行的逻辑控制，需要操作系统能够有效的满足这种发生频繁，并发程度高，执行过程比较短的逻辑控制流程。

（5）硬件模块化程度很高，要求操作系统能够让应用程序方便的对硬件进行控制，且保证在不影响整体开销的情况下，应用程序中的各个部分能够比较方便的进行重新组合。

2.1.2现有的无线传感器网络操作系统

随着无线传感器网络的发展，目前已经出现了好几种应用于无线传感器网络的操作系统。

• TinyOS操作系统
  
• MANTIS操作系统
• SOS操作系统
• Contiki操作系统
• MagnetOS操作系统