[發明專利]無線傳感器網絡節點任務調度方法

無效

• 申請號: 201010163590.1
• 申請日: 2010-04-29
• 公開（公告）號: CN101848549A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 褚瑞;盧錫城;彭宇行;王意潔;田甜;李東升;張一鳴;陳振邦;車永剛;王勇獻;徐傳福
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: H04W72/12
• 分類號: H04W72/12;H04W84/18
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

1.無線傳感器網絡節點任務調度方法，其特征在于：該方法基于無線傳感器網絡專用操作系統實現，所述的專用操作系統包括一種二進制代碼翻譯工具和一種操作系統內核，其中二進制代碼翻譯工具運行在基站節點上，提供對應用程序的預處理；操作系統內核運行在傳感節點上，提供一系列內核服務；兩者共同作用，實現傳感節點中的搶占式多任務調度；其主要步驟如下：

(1)對無線傳感器網絡應用程序進行編譯，生成二進制執行代碼和符號表；

(2)將上述生成的二進制執行代碼和符號表集中到基站節點上進行代碼分析和翻譯，所述的代碼分析和翻譯過程如下：

(2.1)二進制代碼翻譯工具通過分析符號表，識別每個應用程序所包含的二進制執行代碼和內聯數據，并對二進制執行代碼和內聯數據進行分離；

(2.2)對二進制執行代碼進行反編譯，掃描其指令序列，識別所有可能改變CPU執行流程的敏感指令，包括跳轉和調用指令、內聯數據讀寫指令、休眠指令和中斷指令，并將上述敏感指令修改為調用內核服務的指令；

(3)將經過分析和翻譯的所有應用程序與操作系統內核共同進行鏈接，形成二進制代碼映像文件，并分發至傳感節點開始運行，運行階段包括下列步驟：

(3.1)應用程序的執行實例被稱為任務，當任務執行到被修改的跳轉和調用指令時，調用相應的內核服務，內核服務統計每個任務的時間片，判斷是否需要切換任務，若不需要進行任務切換，則恢復任務的執行，否則，進行下一步；

(3.2)內核服務掛起當前任務，自動保存當前任務的狀態信息，并恢復即將執行的任務的狀態信息，切換到該任務；

(3.3)當任務執行到被修改的內聯數據讀寫指令時，內核服務動態計算其內聯數據的實際地址，并進行讀寫訪問；

(3.4)當任務執行到被修改的休眠指令時，內核服務會掛起當前任務，選擇其他任務繼續執行，直到沒有合適的任務可以運行時，將傳感節點置于休眠狀態；

(3.5)當執行過程中發生中斷時，內核服務依次調用每個任務的中斷處理例程。

2.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡節點任務調度方法，其特征在于：所述步驟(2)代碼翻譯過程中內存地址產生偏移，采用偏移表記錄翻譯過程中發生偏移的內存地址，內核服務在運行時，利用查找偏移表的方法計算偏移前后的程序內存地址對應關系。

3.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡節點任務調度方法，其特征在于：所述步驟(3.1)根據時間片輪轉的調度算法統計每個任務的時間片并判斷是否需要切換任務。

4.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡節點任務調度方法，其特征在于：所述步驟(3.2)在切換任務時，內核服務把所有的通用寄存器、必要的I/O寄存器和其他的任務狀態信息一起進行保存，并在任務恢復執行時，對上述狀態信息進行恢復。

5.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡節點任務調度方法，其特征在于：所述步驟(3.2)利用行程編碼算法對當前任務的狀態信息采用環形隊列結構進行壓縮保存和恢復。

6.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡節點任務調度方法，其特征在于：所述步驟(3.2)中恢復即將執行的任務的狀態信息時，可能造成環形隊列不連續，出現內存碎片的問題，需進行碎片整理。

7.根據權利要求6所述的無線傳感器網絡節點任務調度方法，其特征在于：如果檢測到內存碎片，則評估將碎片左側所有狀態信息右移、或者將右側所有狀態信息左移的代價，并選擇其中代價較小者進行移動操作，從而消除碎片。