Guilherme Frederico Rohde Sistemas operacionais embarcados

Apresentação em tema: "Guilherme Frederico Rohde Sistemas operacionais embarcados"— Transcrição da apresentação:

1 Guilherme Frederico Rohde Sistemas operacionais embarcados
TinyOS Guilherme Frederico Rohde Leonel Pablo Tedesco Sistemas operacionais embarcados

2 Roteiro Motivação Características de redes de sensores
Arquitetura de um sensor TinyOS Referências

3 Motivação Sensores Redes de sensores
Detecção de luz, movimento, propriedades químicas, ruídos, pressão... Tempo de vida Requisito essencial: Confiabilidade Redes de sensores

4 Rede de sensores

5 Características de um sensor
Pequeno tamanho físico e baixo consumo de potência Operações com alto grau de concorrência Paralelismo físico limitado e controle de hierarquia Diversidade de projeto e uso Robustez

6 Arquitetura de um sensor
MCU LED´s Sensor de temperatura Sensor de Luz Rádio Porta serial Co-processador

7 Arquitetura de um sensor

8 Arquitetura de um sensor
MCU (ATMEL AT90LS8535) barramento de 8-bits endereçamento de 16-bits 32 registradores de propósito geral de 8-bits 4 MHz e 3.0V 8 KB de memória flash para memória de programa 512 bytes para memória de dados

9 Arquitetura de um sensor
LED´s Representam saídas conectadas através de portas de input/output Podem ser usados para mostrar valores de status

10 Arquitetura de um sensor
Rádio (RF Monolithics MHz TR1000) dispositivo de input/ouput assíncrono com restrições hard real-time consiste de transceptor, antena e componentes para configuração de potência de sinal e sensibilidade sinais de controle para configurar o modo de operação (transmissão, recepção, ou desligado)

11 Arquitetura de um sensor
Sensor de temperatura (Analog Devices AD7418) Conversores A/D Utilização do barramento I2C Até oito dispositivos podem ser conectados ao barramento serial, cada um com um único ID

12 Arquitetura de um sensor
Porta serial Processa dados em nível de bit em modo assíncrono utiliza pinos de input/output conectados a um controlador UART

13 Arquitetura de um sensor
Co-processador (AT90LS2343) Tem a função de reprogramar o microcontrolador principal a partir de dados oriundos da rede Pode ser usado pelo processador principal como dispositivo extra de armazenamento Conectado a um controlador SPI (canal de dados serial síncrono) Processa dados em nível de bit em modo assíncrono 2 KB de memória de instrução flash, 128 bytes de SRAM e EEPROM

14 TinyOS Sistema operacional projetado especificamente para redes de sensores Modelo de programação baseado em componentes, oferecido pela linguagem nesC, um dialeto de C

15 TinyOS Objetivos Atender a requisitos de redes de sensores que utilizam a plataformas similares a descrita anteriormente Gerenciar a capacidade do hardware de maneira eficiente Oferecer suporte a operações com alto grau de concorrência Modularidade Robustez

16 TinyOS Sistema operacional basicamente consiste de:
um pequeno escalonador grafo de componentes

17 TinyOS Componentes tratadores de comandos tratadores de eventos
frames de tamanho fixo Tasks (tarefas)

18 TinyOS Frames Estrutura de variáveis acessadas pelo componente ao qual ele pertence

19 TinyOS Comandos requisições para componentes em nível mais baixo
os parâmetros de comando são armazenados no frame do componente que realizou a requisição e é criada uma tarefa pra a execução do comando deve haver um retorno da chamada ao comando indicando o sucesso ou não da operação

20 TinyOS Eventos interrupções provocadas por componentes de nível de abstração inferior sinalização do término do serviço solicitado através de um comando e retorno do resultado da operação

21 TinyOS Tasks operações que, uma vez iniciadas, precisam ser completadas (run-to-completion) possuem tamanho atômico (por poderem ser preemptados por eventos) enviam comandos para componentes de nível mais baixo sinalizam eventos para componentes de nível mais alto Podem chamar outras tarefas dentro de um componente tasks são enfileiradas e executadas segundo o algoritmo FIFO

22 TinyOS

23 TinyOS componentes são divididos em três categorias:
abstrações de hardware hardware sintético componentes de software em alto nível

24 TinyOS Abstrações de hardware
modelam hardware físico em um modelo de componentes RFM: exporta comandos para manipular pinos de input/output individuais conectados ao transceptor RFM e envia eventos informando outros componentes sobre a transmissão e recepção de bits seu componente possui um frame informando seu estado corrente (que pode ser o modo de operação, transmissão ou recepção, taxa de envio de bits, etc)

25 TinyOS Hardware sintético Radio Byte
envia ou recebe dados do modulo RFM e sinaliza quando o byte inteiro foi completo tarefas internas simplesmente codificam ou decodificam os dados possui interface e funcionalidade similares aos do UART (interface entre a serial e o barramento do microprocessador): oferece os mesmos comandos e sinaliza os mesmos eventos, lidam com dados de mesma granularidade e realizam internamente tarefas semelhantes

26 TinyOS software de alto nível
realizam controle, roteamento e transformações de dados exemplo modulo de mensagem: realiza a função de preencher buffers para transmissão de pacotes e despacha mensagens recebidas para seu lugar apropriado exemplo: módulos de calculo de dados ou gravação de dados

27 TinyOS

28 TinyOS

29 PERGUNTAS ???

30 Bibliografia J. Hill, R. Szewczyk, A. Woo, S. Hollar, D. E. Culler, and K. S. J. Pister. “System Architecture Directions for Networked Sensors”. ACM,In Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems, pages 93–104, 2000. S. Coleri, M. Ergen, T. John Koo.“Lifetime Analysus of Sensor Networks with Hybrid Automata Modelling” ACM, WSNA´02, september 28,pages , 2002. D. Gay, M. Welsh, P. Levis, E. Brewer, R. von Behren, D. Culler.“The nesC Language: A Hostlistic Approach to Networked Embedded Systems”. ACM, PLDI´03, june 9-11,pages P. Levis, N. Lee, M. Welsh, D. Culler.”TOSSIM: Accurate and Scalable Simulation of Entire TinyOS Applications”. ACM, SenSys´03, november 5-7, pages , 2003. TinyOS is available at