nesC语言编程基础

 

1.接口

NesC程序主要由各式组件（component）构成，组件和组件之间通过特定的接口（interface）互相沟通。一个接口内声明了提供相关服务的方法（C语言函数）。例如数据读取接口（Read）内就包含了读取（read）、读取结束（readDone）函数。接口只是制定了组件之间交流的规范，也就是通过某一个接口，只能通过该接口提供的方法实现两个组件之间的交流。但是接口终归只是接口，只是一组函数的声明，并为包含对接口的实现。

 1 interface Read<val_t> {
 2   command error_t read();
 3   event void readDone( error_t result, val_t val );
 4 }

2.组件

NesC程序由组件构成。组件内主要是包含了对各类接口的使用（uses）和提供（provides）。例如组件A提供了Read接口，那A就需要负责实现Read接口内的read命令，也就是read命令的函数体，即“具体这个值是如何读取出来的”。因为命令（command）是由接口的提供者（provider）负责实现的。如果组件B使用了A提供的Read接口，那在读取数据结束以后，系统会返回给B一个“读取结束”的事件，而B则需要负责处理这个事件，即“数据读取完毕以后，我用这个数据干什么”，将值返回给计算机，或者是通过无线发送给其他传感器等等，所以事件（event）是由接口的使用者（user）来负责实现的。

组件分为两类。分别是模块（module）和配置（configuration）。模块内包含了程序的主干，也就是对各类命令和事件的实现，是NesC程序的可执行代码的主体。而配置则是负责将各个模块，通过特定的接口连接起来，其本身并不负责实现任何特定的命令或者事件。

以TinyOS附带的Blink（闪烁发光二极管）程序为例：

// BlinkC.nc
 #include "Timer.h"
 ​
 module BlinkC @safe()
 {
   uses interface Timer<TMilli> as Timer0;
   uses interface Timer<TMilli> as Timer1;
   uses interface Timer<TMilli> as Timer2;
   uses =interface Leds;
   uses interface Boot;
 }
 implementation
 {
   event void Boot.booted()
   {
     call Timer0.startPeriodic( 250 );
     call Timer1.startPeriodic( 500 );
     call Timer2.startPeriodic( 1000 );
   }
 ​
   event void Timer0.fired()
   {
     dbg("BlinkC", "Timer 0 fired @ %s.\n", sim_time_string());
     call Leds.led0Toggle();
   }
 ​
   event void Timer1.fired()
   {
     dbg("BlinkC", "Timer 1 fired @ %s \n", sim_time_string());
     call Leds.led1Toggle();
   }
 ​
   event void Timer2.fired()
   {
     dbg("BlinkC", "Timer 2 fired @ %s.\n", sim_time_string());
     call Leds.led2Toggle();
   }
 }

//BlinkAppC.nc
 configuration BlinkAppC
 {
 }
 implementation
 {
 components MainC, BlinkC, LedsC;
 components new TimerMilliC() as Timer0;
 components new TimerMilliC() as Timer1;
 components new TimerMilliC() as Timer2;
 ​
 ​
 BlinkC -> MainC.Boot;
 ​
 BlinkC.Timer0 -> Timer0;
 BlinkC.Timer1 -> Timer1;
 BlinkC.Timer2 -> Timer2;
 BlinkC.Leds -> LedsC;
 }

Blink程序由两个组件构成。BlinkC.nc为模块，BlinkAppC.nc为配置。

2.1 调用命令和事件信号

一个简单commanda可以使用call a()来调用，一个简单的event可以使用signal a()来触发。

若带参数的命令a有n个接口，类型为T1,...Tn由接口参数表达式e1...en调用如下：call ae1,...en;相应的可以用signal ae1,...en来触发事件。

2.2 任务

任务是一个独立的控制实体，由返回类型为void且无参数的函数定义。一个任务可以预先声明。例如：task void myTask(); 任务通过前缀post来提交，例如：post myTask().

2.3 原子

原子通常是最小的运行单元，其主要目的是其运行时，没有其他运算同时发生。一般用于更新并发性的互斥变量。例如：atomic{flag = 1;};

2.4 绑定

1)赋值绑定：endpoint1 = endpoint2;设S1是endpoint1的规范元素，S2是endpoint2的规范元素，则必须满足一下条件之一：

S1是内部的，S2是外部的（反之亦然），而且S1和S2都是被提供或被使用。

S1和S2都是外部的，一个被提供，一个被使用。

2)联编绑定：endpoint2->endpoint2,S1和S2都为内部的。

3.编程注意事项

3.1 所有的中断处理程序都是异步的，因此它们不能调用同步的函数。在中断处理程序中，执行同步函数唯一的方式是通过发布任务。任务的发布时一个异步过程，但任务本身的运行却是同步的操作。

3.2 TinyOS应用程序编写应当尽量采用同步代码。

3.3 atomic语句块能保证变量的读取具有原子性。注意：这并不意味着atomic语句块不会被抢占。即使是atomic语句块，倘若两个代码块使用不同得变量，也可以相互抢占。从理论上讲，funC可以抢占funA不可冒犯的原子性，但funA不能抢占它自身，funC也一样，即包含共同变量的atomic代码块不能相互抢占执行。

3.4 如果某个函数没有包含在一个atomic代码块里，但它总是在atomic代码块里被调用，那么编译器就不会发出警告。

3.5 atomic代码块会浪费cpu资源，应该尽量简短，从而使中断的延迟减少。

3.6 组件间的指针传递

组件调用send命令或者产生sendDone事件，就会放弃消息缓冲区的所有权，例如：组件A使用组件B提供的send接口，如果A调用了send传递参数message_t x,那么x的所有权就传给了B。在B可能访问x期间A不能再访问x。当B产生以x作为参数的sengDone事件后，x的所有权又归还给了A。

如果一个传递参数的接口有error_t类型的返回值，那么所有权只有在返回值为SUCCESS得时候才传递。

TinoyOs和nesC语言

nesC语言编程基础

1.接口

NesC程序主要由各式组件（component）构成，组件和组件之间通过特定的接口（interface）互相沟通。一个接口内声明了提供相关服务的方法（C语言函数）。例如数据读取接口（Read）内就包含了读取（read）、读取结束（readDone）函数。接口只是制定了组件之间交流的规范，也就是通过某一个接口，只能通过该接口提供的方法实现两个组件之间的交流。但是接口终归只是接口，只是一组函数的声明，并为包含对接口的实现。

 1 interface Read<val_t> {
 2   command error_t read();
 3   event void readDone( error_t result, val_t val );
 4 }

2.组件

NesC程序由组件构成。组件内主要是包含了对各类接口的使用（uses）和提供（provides）。例如组件A提供了Read接口，那A就需要负责实现Read接口内的read命令，也就是read命令的函数体，即“具体这个值是如何读取出来的”。因为命令（command）是由接口的提供者（provider）负责实现的。如果组件B使用了A提供的Read接口，那在读取数据结束以后，系统会返回给B一个“读取结束”的事件，而B则需要负责处理这个事件，即“数据读取完毕以后，我用这个数据干什么”，将值返回给计算机，或者是通过无线发送给其他传感器等等，所以事件（event）是由接口的使用者（user）来负责实现的。

组件分为两类。分别是模块（module）和配置（configuration）。模块内包含了程序的主干，也就是对各类命令和事件的实现，是NesC程序的可执行代码的主体。而配置则是负责将各个模块，通过特定的接口连接起来，其本身并不负责实现任何特定的命令或者事件。

以TinyOS附带的Blink（闪烁发光二极管）程序为例：

 // BlinkC.nc
 #include "Timer.h"
 ​
 module BlinkC @safe()
 {
   uses interface Timer<TMilli> as Timer0;
   uses interface Timer<TMilli> as Timer1;
   uses interface Timer<TMilli> as Timer2;
   uses =interface Leds;
   uses interface Boot;
 }
 implementation
 {
   event void Boot.booted()
   {
     call Timer0.startPeriodic( 250 );
     call Timer1.startPeriodic( 500 );
     call Timer2.startPeriodic( 1000 );
   }
 ​
   event void Timer0.fired()
   {
     dbg("BlinkC", "Timer 0 fired @ %s.\n", sim_time_string());
     call Leds.led0Toggle();
   }
 ​
   event void Timer1.fired()
   {
     dbg("BlinkC", "Timer 1 fired @ %s \n", sim_time_string());
     call Leds.led1Toggle();
   }
 ​
   event void Timer2.fired()
   {
     dbg("BlinkC", "Timer 2 fired @ %s.\n", sim_time_string());
     call Leds.led2Toggle();
   }
 }

 //BlinkAppC.nc
 configuration BlinkAppC
 {
 }
 implementation
 {
 components MainC, BlinkC, LedsC;
 components new TimerMilliC() as Timer0;
 components new TimerMilliC() as Timer1;
 components new TimerMilliC() as Timer2;
 ​
 ​
 BlinkC -> MainC.Boot;
 ​
 BlinkC.Timer0 -> Timer0;
 BlinkC.Timer1 -> Timer1;
 BlinkC.Timer2 -> Timer2;
 BlinkC.Leds -> LedsC;
 }

Blink程序由两个组件构成。BlinkC.nc为模块，BlinkAppC.nc为配置。

2.1 调用命令和事件信号

一个简单commanda可以使用call a()来调用，一个简单的event可以使用signal a()来触发。

若带参数的命令a有n个接口，类型为T1,...Tn由接口参数表达式e1...en调用如下：call ae1,...en;相应的可以用signal ae1,...en来触发事件。

2.2 任务

任务是一个独立的控制实体，由返回类型为void且无参数的函数定义。一个任务可以预先声明。例如：task void myTask(); 任务通过前缀post来提交，例如：post myTask().

2.3 原子

原子通常是最小的运行单元，其主要目的是其运行时，没有其他运算同时发生。一般用于更新并发性的互斥变量。例如：atomic{flag = 1;};

2.4 绑定

1)赋值绑定：endpoint1 = endpoint2;设S1是endpoint1的规范元素，S2是endpoint2的规范元素，则必须满足一下条件之一：

S1是内部的，S2是外部的（反之亦然），而且S1和S2都是被提供或被使用。

S1和S2都是外部的，一个被提供，一个被使用。

2)联编绑定：endpoint2->endpoint2,S1和S2都为内部的。

3.编程注意事项

3.1 所有的中断处理程序都是异步的，因此它们不能调用同步的函数。在中断处理程序中，执行同步函数唯一的方式是通过发布任务。任务的发布时一个异步过程，但任务本身的运行却是同步的操作。

3.2 TinyOS应用程序编写应当尽量采用同步代码。

3.3 atomic语句块能保证变量的读取具有原子性。注意：这并不意味着atomic语句块不会被抢占。即使是atomic语句块，倘若两个代码块使用不同得变量，也可以相互抢占。从理论上讲，funC可以抢占funA不可冒犯的原子性，但funA不能抢占它自身，funC也一样，即包含共同变量的atomic代码块不能相互抢占执行。

3.4 如果某个函数没有包含在一个atomic代码块里，但它总是在atomic代码块里被调用，那么编译器就不会发出警告。

3.5 atomic代码块会浪费cpu资源，应该尽量简短，从而使中断的延迟减少。

3.6 组件间的指针传递

组件调用send命令或者产生sendDone事件，就会放弃消息缓冲区的所有权，例如：组件A使用组件B提供的send接口，如果A调用了send传递参数message_t x,那么x的所有权就传给了B。在B可能访问x期间A不能再访问x。当B产生以x作为参数的sengDone事件后，x的所有权又归还给了A。

如果一个传递参数的接口有error_t类型的返回值，那么所有权只有在返回值为SUCCESS得时候才传递。

TinoyOs和nesC语言