Diplomarbeit ? Konzeption und Evaluierung eines ... - CES

Hardwareabstraktion
4.1. Softwarearchitektur
Damit sich der Entwurf der auf dem Sensorknoten laufenden Anwendung quasi vollständig
auf die Programmlogik konzentrieren kann, wird von der Firmware eine große
Menge an Funktionen angeboten, um einfach auf die Hardware des Knotens zugreifen
zu können. Der Zugriff auf die Hardware erfolgt hierbei über normale Funktionsaufrufe.
Um beispielsweise die Spannung der Stromversorgung (und somit dem Ladezustand
der Akkus) abzufragen, genügt es, die entsprechende Funktion aufzurufen.
Selbstverständlich kann die jeweilige Anwendung auch direkt auf die Hardware zugreifen,
sofern dies nötig ist.
” Callback“ Mechanismus
Damit die Anwendung nicht ständig aktiv nachfragen muss, ob neue zu verarbeitende
Ereignisse vorliegen, bietet es die Firmware an, für bestimmte Ereignisse eigene Funktionen
2 anzumelden, welche dann aufgerufen werden, wenn das Ereignis auftritt. Da
die Ereignisse überwiegend von der Hardware ausgelöst werden (und zwar auch dann,
wenn die CPU in einem Stromsparzustand ist), trägt diese Vorgehensweise auch zum
Energiesparen bei.
Die Firmware verwaltet hierzu eine Liste mit Funktionspointern. Wenn ein Ereignis
auftritt, welches einen ” Callback“ auslösen kann, wird statt des direkten Sprungs auf
den Funktionspointer eine Wrapper-Funktion aufgerufen. Diese überprüft dann, ob das
Sprungziel überhaupt existiert und eine gültige ” Callback-Funktion“ ist und führt erst
dann den Sprung aus. Über bestimmte Funktionen kann die Anwendung ihre eigenen
Funktionen in diese Liste eintragen lassen. Es ist somit nicht nötig, alle möglichen ” Callbacks“
in der Anwendung zu implementieren. Es müssen nur die von der Anwendung
benötigten Funktionen implementiert und registriert werden.
RF Komponente
Da die Ansteuerung des Funkchips von jeder Anwendung benötigt wird (und auch von
der Firmware selbst zur Durchführung des kabellosen Softwareupdates), wurde eine
komplette Softwarekomponente zur Konfiguration und Verwendung des Funkchips in
der Firmware implementiert.
Die API 3 der Komponente erlaubt es, Pakete mit einer Länge von bis zu 64kByte zu
senden und zu empfangen. Ebenfalls unterstützt wird der ” Wake-on-Radio“ Mechanismus
(siehe 3.3.1 und 4.3.1). Über die bereits vorgestellte Callback-Schnittstelle kann die
2 Die aufgerufenen Funktionen werden ” Callback-Funktionen“ genannt.
3 API steht für engl. application programming interface, deutsch: ” Schnittstelle zur Anwendungsprogrammierung“.
Im weiteren Sinne wird die Schnittstelle jeder Bibliothek (Library) als API
bezeichnet.
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