[发明专利]受限的设备和支持操作系统

说明书

优先权保护

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2014年4月2日提交且标题为“Wireless Sensor Network”的临时美国专利申请61/973,962、于2014年2月28日提交且标题为“Wireless Sensor Network”的临时美国专利申请61/946,054以及于2014年8月20日提交且标题为“Constrained Device and Supporting Operating System”的实用美国专利申请14/463,754和于2015年1月23日提交且标题为“Constrained Device and Supporting Operating System”的实用美国专利申请14/603,602的优先权，这些申请的全部内容通过引用被结合于此。

背景技术

本描述涉及传感器网络的操作，诸如用于安装在商业或住宅处所的安全、入侵和报警系统的那些传感器网络。

对于企业和房主来说，具有用于探测在其处所的报警状况并向安全系统的监控站或者授权用户发信号通知这种状况的安全系统是常见的。安全系统常常包括电或无线连接到各种传感器的入侵探测面板。那些传感器类型通常包括运动探测器、相机和接近传感器(用来确定门或窗是否已经打开)。通常，这种系统从这些传感器当中一个或多个传感器接收非常简单的信号(电打开或关闭)，以指示被监控的特定条件已经改变或变得不安全。

如本文中所使用的，受限的计算设备是具有比用在探测系统中的其它计算设备、传感器等等基本上更少持久和易失性存储器的设备。目前受限的设备的例子将是具有小于大约一兆字节闪存/持久性存储器以及小于约10-20千字节的RAM/易失性存储器的设备。

在这种设备上更新固件通常涉及需要经通信接口传输整个可执行代码图像的引导加载，即使仅代码的一部分改变。

发明内容

受限的设备特征如此并且由于成本/物理配置考虑而一般以这种方式进行配置。这些类型的设备一般具有静态软件图像(即，编程到设备中的逻辑总是相同的)。传统上受限的设备被部署成具有关联的传感器并且，附加地，可以部署成具有通信接口(有线的或无线的)，以提供经由集线器和网络连接，例如互联网连接，向中央集线器(计算机/控制面板)或者向远程服务器报告作为“事件”的所收集的数据的分布式数据采集网络。

更新这种受限设备上的固件是困难的，并且当这种更新发生时，它是通过“引导加载器”的，其经由通信链路接收新固件并且在持久性存储器中存储新固件、验证新代码，然后执行特殊的重新引导过程(由引导加载器控制)，以便用新图像代替旧代码或“图像”。但是，利用传统的引导-加载来更新固件需要整个可执行代码图像经通信接口的传输，即使仅代码的一部分改变。但是，这种方法浪费宝贵的通信带宽。

因此，这种引导-加载过程有缺点，因为即使所存储的参数或计算机代码中的微小变化也需要整个图像被代替。引导加载是费时的并且对整个系统是潜在危险的，因为，如果在将新代码写到最终位置时出现任何错误(例如，掉电)，则设备会变得无用，需要工厂维修。而且引导加载必然意味着“重新引导”设备，这需要其全部外围驱动器和通信链路、网络连接的重新初始化，应用的重新配置等等。由于这些缺点，引导加载和依赖于引导加载的固件更新不应当是受限的设备的日常操作的一部分。

根据一方面，计算机程序产品有形地存储在计算机可读硬件存储设备上。计算机程序产品用于管理网络上的受限传感器设备并且包括指令，以通过根据函数相对于其它函数的可用性和优先级来调度函数以在受限的传感器设备上执行，从而使处理器管理内置到所加载的图像中或者在受限的传感器设备正常操作期间下载的用户定义的独立可执行函数或任务的动态集合。

这种动态编程技术使受限的设备改变其行为和能力，而无需耗时和有问题的引导加载过程。依赖于随着时间的情况和需要，瞬时子程序被添加和删除，有效地改变了设备包含的可执行代码。对于许多应用来说，这可能需要在几乎注意不到的情况下并且以不利于(not conductive to)传统引导加载的方式完成。例如，设备可能需要在一天中加载新代码多次，以支持应用或，更适当地说，一组相关的应用。在代码更新期间，设备可能需要可用于其它工作(例如，基于中断的收集、传感器事件的报告和与外部设备的通信)。这些考虑导致以(1)安全；(2)快速；(3)实时；(4)对正常操作没有任何干扰；(5)无需设备的重新引导的方式进行代码更新的需求。