[发明专利]一种面向无线传感网的模型到代码的转化方法

说明书

技术领域

   本发明涉及一种面向无线传感网的模型到代码的转化方法，主要是建立模型到代码的映射规则，利用访问者来访问模型来实现转化，属于无线传感网、软件工程、模型驱动和代码生成交叉技术应用领域。

背景技术

   无线传感网是由部署在监测区域内的传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，目的是协作地感知、采集、处理网络覆盖区域中对象信息，并发送给观察者。传感器节点是由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成，传感器模块负责监测区域内信息的采集和数据转换；处理器模块负责控制整个传感器节点的操作，存储和处理本身采集的数据以及其他节点发来的数据；无线通信模块负责与其他传感器节点进行无线通信，交换控制消息和收发采集数据；能量供应模块为传感器节点提供运行所需要的能量，通常使用微型电池。无线传感网是信息科学领域中一个全新的发展方向，同时也是新兴学科与传统学科进行领域间交叉的结果。无线传感网则将网络技术引入到无线智能传感器中，使得传感器不再是单个的感知单元，而是能够交换信息、协调控制的有机结合体，实现物与物的互联，把感知触角深入世界各个角落，必将成为下一代互联网的重要组成部分。

   基于无线传感网的特点和应用需求，伯克利大学开发的TinyOS 是一个是为传感器网络节点而设计的一个事件驱动的操作系统，传感器网络节点拥有非常有限的资源。为满足无线传感网的要求，研究人员在TinyOS中引入4种技术：轻线程、主动消息、事件驱动和组件化编程。轻线程主要是针对节点并发操作可能比较频繁，且线程比较短，传统的进程/线程调度无法满足的问题提出的。它基于体现 TinyOS 的结构化概念和执行模型而设计。它采用组件的架构方式，结构高度模块化，且能突破传感器节点的各种限制，快速实现各种应用，非常适合无线传感网的应用，因而被广泛应用并成为很多系统的参考设计。TinyOS 的组件库包括网络协议、分布式服务、传感器驱动以及数据获取工具等，不用的组件不会引入进来，从而达到减少内存需求的目的。TinyOS 采用了事件驱动模型，这样可以在很小的空间中处理高并发事件，并且能够达到节能的目的。TinyOS是专门针对传感器网络特点而设计的操作系统。TinyOS使用高效的基于事件的执行方式 ,包含经过特殊设计的组建模型 ,从而成为高效率的模块化和易于构造的组件型应用软件。

   在TinyOS中，应用程序开发人员可以通过 NesC 语言表达组件以及组件之间的事件/命令接口。NesC主要用在TinyOS中，TinyOS也是由NesC编写完成的。NesC 是对C的扩展，主要用于传感器网络的编程开发。TinyOS操作系统就是为用户提供一个良好的用户接口。组件分为配置文件和模块，程序的流程是通过配置文件中接口的连接实现而构建起来的，而具体实现的逻辑功能是通过模块完成的。每个模块由一组命令和事件组成，这些命令和事件成为该模块的接口。一般来说，上层组件对下层组件发命令，下层组件发信号通知事件的发生，最底层的组件直接和硬件交互，从而自上到下形成一种树状结构。

    同时，统一建模语言也很广泛地应用在无线传感网开发中。统一建模语言，统一建模语言，能为软件系统提供可视化建模的一种语言。在开发系统产品过程中，能为系统产品提供说明、可视化、和编辑文档等功能。统一建模语言建模方法是一种总结了以往建模技术的经验并吸收当今优秀成果的标准建模方法。统一建模语言包括概念的语义、表示法和说明，提供了静态、动态、系统环境和组织结构的模型。它是为支持大部分现存的面向对象开发过程而设计的。统一建模语言描述了一个系统的静态结构和动态行为，它将系统描述为一些离散的相互作用的对象并最终为外部用户提供一定功能的模型结构。静态结构定义了系统中重要对象的属性和操作以及这些对象之间的相互关系；动态行为定义了对象的时问特性和对象为完成目标而相互进行通信的机制。统一建模语言还包括可将模型分解成包的结构组件，以便于软件小组将大的系统分解成易于处理的块结构，并理解和控制各个包之间的依赖关系，在复杂的开发环境中管理模型单元。它还包括用于显示系统实现和组织运行的组件。在无线传感网开发中，广泛采用NesC语言，而NesC也主要应用在TinyOS中，在开发过程中，比较流行的一种方式为先建立模型，然后用相关软件将模型直接转化为目标代码。