[发明专利]一种新型无线传感器网络操作系统

权利要求书

1.一种新型无线传感器网络操作系统，包括硬件设备初始化程序、操作系统初始化程序和多任务调度控制系统；其特征在于：硬件初始化程序包括单片机初始化、无线射频单元初始化、用户操作指示电路初始化、传感器设备初始化和上位机通信电路初始化五部分组成；操作系统初始化程序包括设置系统运行状态、初始化时间片、初始化单片机计数器、初始化运行任务编号、初始化任务存储栈和运行栈、加载任务函数到任务栈存储区和加载运行任务到运行任务栈区；多任务调度控制系统包括系统管理单元、任务存储栈单元、任务运行栈单元、任务栈管理器、任务调度器和时间管理单元；系统管理单元用于控制当前操作系统中任务总数及各任务的运行状态，包括系统中现有任务数量、正在运行的任务号、系统时间片数据、运行中的任务状态数据及操作系统当前状态数据；任务存储栈单元通过任务存储栈保存任务初始状态数据及任务运行断点数据，包括任务入口地址数据和断点寄存器值；任务运行栈单元通过任务运行栈存储任务运行时的动态数据，包括函数嵌套及中断压栈数据；任务栈管理器转移或清除任务栈中存储的数据；任务调度器实现切换当前运行任务号及任务运行栈数据更新；时间管理单元通过单片机计数器实现中断操作，由中断发生间隔控制系统运行节拍实现多任务轮转运行。

2.根据权利要求1所述的一种新型无线传感器网络操作系统，其特征在于：系统管理单元中其任务数量用于表示此时操作系统中加载的任务数量，通过计算获得任务存储栈的使用情况；其正在运行的任务号表示当前系统中相应编号的任务正处于运行态，任务运行栈中的数据为该编号对应的任务数据；系统时间片数据表示当前运行任务的剩余时间片；运行任务状态数据表示正在运行任务可能处于的所有状态，包括就绪、冻结、结束和延时四种状态，是操作系统任务控制的必备任务属性，该属性也将存入任务存储栈的高地址区；操作系统当前状态数据表示系统的运行状态，包括启动、停止、死锁和空闲四种状态，用于指示操作系统当前的运行状况。

3.根据权利要求1所述的一种新型无线传感器网络操作系统，其特征在于：系统任务存储栈单元的任务入口地址为2字节，采用小端存储模式；断点寄存器值设置20字节，为静态存储空间，使用单片机片内存储区，实际使用中可根据需求设定，创建多个任务时，此部分空间按对应倍数增加。

4.根据权利要求1所述的一种新型无线传感器网络操作系统，其特征在于：系统任务存储栈单元的任务入口地址为2字节，采用小端存储模式；断点寄存器值设置22字节，为静态存储空间，使用单片机片外存储区，实际使用中可根据需求设定，创建多个任务时，此空间按对应倍数增加。

5.根据权利要求1所述的一种新型无线传感器网络操作系统，其特征在于：任务运行栈单元其任务运行栈存储空间设定为44字节，为单个任务静态存储栈的二倍，任务运行栈采用小端存储模式；在用户任务运行时，单片机CPU部分通过调度SP堆栈指针访问任务运行栈空间来控制用户任务运行，同时运行栈中只存储一个任务的运行数据，通过SP指针采用寄存器间接寻址进行访问，SP指针寄存器为8位，间接访问单片机片内存储区。

6.根据权利要求1所述的一种新型无线传感器网络操作系统，其特征在于：在系统初始化时，任务栈管理器通过变量控制将任务存储栈及运行栈内数据全部填零清除以保证用户任务正常加载和运行；在任务调度器进行任务切换时，任务栈管理器将任务运行栈内数据转存入任务存储栈中，并将新运行任务数据存入任务运行栈，实现任务运行数据切换。

7.根据权利要求1所述的一种新型无线传感器网络操作系统，其特征在于：调度时首先判断任务运行栈中有效数据数量是否大于单个任务存储栈存储单元数量，如大于则不进行调度，反之则进行调度；当程序正在进行传感器平台设备相关调度时则不进行任务调度；当进行任务调度时，任务调度器首先将运行寄存器压栈并切换运行任务号，检测任务运行栈区，计算断点SP指针数据并存储于任务存储栈最高地址单元，然后根据SP指针位置调用任务栈管理器将运行栈数据保存到任务存储栈中。

8.根据权利要求1所述的一种新型无线传感器网络操作系统，其特征在于：时间管理单元采用时间片轮转法调度机制，为抢占式调度；当系统开始运行时，系统自动分配时间片并切换至需运行的任务，使之进入运行状态；当发生计数器中断，则时间片数自减，当时间片用完时任务调度器进行任务调度工作。

9.根据权利要求1所述的一种新型无线传感器网络操作系统，其特征在于：时间管理单元增加中断累加器用于控制无线通信协议的时序。