新生的无线传感器网络经过了几年的研发与应用工作,科技人员已经从EE CS为代表的路由算法研究,扩展到了土木工程、环境监测、工业、自动控制等面向实际应用的系统开发。对于后者而言,一个简单的、容易上手的研发平台意义重大,意味着开发者不必再花费数周时间去学习新的开发语言,熟悉新的操作系统流程。
Crossbow公司考虑到这种日益扩大的需求,推出了简便的WSN开发方法。该方法使用成熟的.Net Micro Framework软件架构,与上层开发软件相同的开发环境配合,运用下一代无线传感器网络平台Imote2进行面向实际应用WSN开发。该种方式可以极大地缩短无线传感器网络的研发周期,简化系统开发复杂度。开发人员可以在数小时或几天内快速实现概念验证,完成无线传感器应用原型系统的实现,这个过程以前通常需要花费数周甚至数月时间。在有特殊传感器需求时,研究人员还可以通过.Net Micro Framework开放的接口,修改HAL层代码来自定义硬件支持系统。
.Net Micro Framework是微软专门针对超轻量级平台设计的软件架构。与.Net Framework和.Net Compact Framework不同的地方是,.Net Micro Framework具有自启动的特性,并且在HAL层,微软将操作系统的必要特性引入,如:启动管理、中断处理、线程调度、内存管理等。.Net Micro Framework可以单独使用,不需要依托其他操作系统,因此占用空间很小。其最小需求为120K FLASH和70K RAM空间。可以灵活部署在Imote2无线传感器网络节点之上,Imote2平台提供了各32M的FLASH和RAM空间,部署.Net Micro Framework仅占用其1%左右的存储空间,剩余部分可以留给开发者进行算法设计或存储本地数据。
.Net Micro Framework依然保留将Common Language Runtime(CLR)做为核心处理,通过CLR的安全保护机制,开发者可以将更多的精力放在高复杂度的无线路由算法和数据处理算法上(如视频传感器的目标识别等),而无需担心内存溢出等问题。同时CLR支持整个Framework的可裁剪特性,开发者可以自定义需要的组件而将不需要的部分编译在最终可执行映像之外。
.Net Micro Framework相对于.Net环境而言,适当消减了支持库的数目,如数据库访问、Web服务、打印服务等超轻量级平台不会用到的支持库被排除在.Net Micro Framework之外。与此同时,Crossbow则将研究多年的支持IEEE 802.15.4的Xmesh无线协议栈以支持库的方式加入到.Net Micro Framework SDK之中,用以做为用户上层应用程序开发的基础。该协议栈具有自组织、