Zigbee Z‐STACK協議棧和TinyOS

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ZigBee 和 Tinyos

關於ZigBee和TinyOS 

ZigBee的基礎是IEEE 802.15.4。但IEEE僅處理低級MAC層和物理層協議，因此Zigbee聯盟擴充了IEEE，對其網路層協議和API進行了標準化，這就是Z‐STACK，Z‐STACK協議棧是TI公司研發，通過ZigBee聯盟認證的免費協議棧，協議內部包括了WSN（無線感應器網路）的OS的模型，協議棧具有國際化，標準化的特點，協議棧已提供十幾種應用情境，可以非常輕鬆的讓使用者開發出滿足國際標準的產品。 

TinyOS是一個空白的嵌入式作業系統（從TinyOS的安裝過程就可以感知），理論上支援任何WSN（無線感應器網路）的OS架構，但到目前為止還沒有一個基於TinyOS作業系統的ZigBee協議棧通過ZigBee同盟認證，因此TinyOS的應用受到很大限制，並且就IC晶片而言，TinyOS被最多應用的是基於TI公司04年出的CC2430晶片上，對於最新的ZigBee晶片CC2530則偶見於某些高校的實驗項目中。而ZigBee聯盟則完全支援CC2530，即ZStack‐CC2530‐2.3.0‐1.4.0協議棧（免費） 

ZigBee和Z‐STACK環境 

理論知識 

C51編程（C語言或者組合語言） 

單片機介面 

單片機調試、下載和燒寫過程 

所需應用程式 

ZStack‐CC2530‐2.3.0‐1.4.0：協議棧（免費） 

IAR System 8051 8302：IAR EW8051編譯器（許可證） 

SmartRF Flash Programmer 1.9.0：FLASH燒寫（免費） 

SmartRF04EB模擬器驅動（win_64bit_x64、win_32bit_x86）：模擬器驅動程式（安裝SmartRF Flash Programmer時需要） 

ZigBee Sensor Monitor 1.2.0：節點監視（可選） 

RemoTI‐CC2530DK‐1.1：TI的開發組件（可選） 

Packet Sniffer 2.13.2：抓包軟體（可選） 

Eclipse：編程工具（可選） 

TinyOS環境（Windows OS） 

理論知識 

Linux環境及常用Linux命令 

Linux下CC2430編譯和燒寫 

C，nesC兩種程式設計語言 

C++，JAVA有一定瞭解 

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開發過程 

將Tinyos2.x 移植到CC2430（CC2530） 編譯環境的構建流程：在 windows 下建立 cygwin 平台，並構建 TinyOS的編譯環境，然後將基於 TinyOS 的應用程式編譯成hex檔案，通過模擬器下載到CC2430（CC2530）晶片運行。 

所需軟體（注意軟體版本） 

Java JDK 1.5：JAVA開發平台 

cygwin‐files：windows平台下的Unix環境 

TinyOS‐2.x嵌入式作業系統 

MSP430 Tools：CC2430 IC晶片工具包（不同的晶片需要不同的晶片包） 

TinyOS8051wg‐0.1pre4.tgz：TinyOS支援8051晶片包 

NesC：nesc編程工具包 

graphviz‐1.10：可視化圖形軟體包 

Giveo：燒寫介面程式包 

以下程式表明在Windows環境下調試、下載和燒寫 

IAR System 8051 8302：IAR EW8051編譯器（許可證） 

SmartRF Flash Programmer 1.9.0：FLASH燒寫（免費） 

SmartRF04EB模擬器驅動（win_64bit_x64、win_32bit_x86）：模擬器驅動程式（安裝SmartRF Flash Programmer時需要）。 

安裝過程 

1. 安裝Java JDK 

安裝JAVA JDK。jdk‐1_5_0‐windows‐i586.exe，安裝完成後，添加或修改系統變數。 變數名：JAVA_HOME  

變數值： 

C:\Program Files\Java\jdk1.5.0 （JDK安裝的路徑） 

變數名：CLASSPATH 

變數值： 

.;%JAVA_HOME%\lib\dt.jar;%JAVA_HOME%\lib\tools.jar;;%JAVA_HOME%\bin;%JAVA_HOME%\jre\bin; 

編輯系統變數PATH，添加： 

;%JAVA_HOME%\bin; ;%JAVA_HOME%\jre\bin; 

測試，MS‐DOS下，執行：JAVAC，得到關於JAVA的使用協助；執行：JAVA –version，

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得到當前JAVA版本。表明JAVA配置基本正常。 

2. 安裝Cgywin 

解壓cygwin‐files.zip到臨時目錄，執行目錄中的setup，是典型的windows應用程式的安裝，安裝過程中需要選擇安裝路徑、安裝檔案路徑、安裝策略、工具選擇和安裝內容等。安裝完成後，將在案頭建立Cygwin的捷徑，該捷徑指向運行安裝目錄下的cwgwin.bat檔案。運行該檔案，進入Unix平台。可以嘗試一些簡單的Linux命令： 

help: 協助命令。例如 ls ‐‐help 。顯示ls命令使用說明。 

pwd：當前路徑。 

rpm –qa ：查看已經安裝的程式，剛安裝的Cygwin是沒有安裝任何系統的。  

rpm –ivh 檔案名稱：rpm檔案安裝。 

rpm –ignoreos –force或者rpm ‐ivh ‐‐force ‐‐ignoreos：忽略錯誤，安裝rpm檔案‐‐ignoreos選項是用於忽略cygwin的版本號碼。 

cd：切換目錄。cd /tmp 進入tmp檔案。 

cp：檔案複製，cp ‐R Blink BlinkSingle 

ls：顯示檔案。 

whoami：顯示登陸Windows帳號 

uname –a： 顯示版本資訊 

echo $PATH： 顯示執行程式的搜尋路徑 

ps ax： 顯示process list ，顯示目前有哪些process 執行 

ctrl‐D或exit 或logout：結束bash 視窗 

motelist 查詢當前裝置 

3. 運行cygwin，進入Unix環境，安裝MSP430開發包 

rpm包如下： base 

python tools 

binutils 

gcc 

libc msp430tools‐base‐0.1‐20050607.cygwin.i386.rpm msp430tools‐python‐tools‐1.0‐1.cygwin.noarch.rpm msp430tools‐binutils‐2.16‐20050607.cygwin.i386.rpm msp430tools‐gcc‐3.2.3‐20050607.cygwin.i386.rpm msp430tools‐libc‐20080808‐1.cygwin.i386.rpm 

將上述包複製到/opt/msp340/下，運行： 

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rpm ‐ivh ‐‐ignoreos *.rpm 

4. 安裝C51移植 

解壓TinyOS8051wg‐0.1pre4.tgz 

tar –xvzf TinyOS8051wg‐0.1pre4.tgz 

在/opt下產生一個目錄：tinyos‐2.x‐contrib。 

5. 安裝TinyOS‐2.x 工具 

rpm包如下 Deputy 

tinyos‐tools 

noarch tinyos‐deputy‐1.1‐1.cygwin.i386.rpm  tinyos‐tools‐1.3.0‐1.cygwin.i386.rpm tinyos‐2.1.0‐2.cygwin.noarch.rpm 

將rpm下載到到/opt/tinyos‐2.x/檔案夾下，運行： 

rpm ‐ivh ‐‐ignoreos *.rpm 

6. 安裝NesC編譯工具 

rmp包如下： 

NesC nesc‐1.3.0a‐1.cygwin.i386.rpm 

將rpm下載到到/opt/tinyos‐2.x/檔案夾下，運行： 

rpm ‐ivh ‐‐ignoreos *.rpm 

7. 安裝graphviz‐1.10可視化圖形軟體包 

在Windows環境下安裝graphviz‐1.10，注意版本和使用預設的安裝路徑。 

8. 測試 

Cygwin Shell中 

Tos‐check‐env 

如果所有的軟體包都安裝正確，則顯示： 

toscheck completed without error 

當個別軟體包安裝不正確時，會提示該軟體包的相關出錯資訊，可根據需要糾正錯誤或忽略錯誤。 

 

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