Lição 2: Interface serial entre estação base e PC e interação remota com os nós da rede.

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1 Lição 2: Interface serial entre estação base e PC e interação remota com os nós da rede. Minicurso: Desenvolvimento de aplicações para RSSFs usando a linguagem nesc Apresentação Prof. Silvana Rossetto 1 Projeto (CIA) 2 Ambiente de experimentação remota de IoT 7 de outubro de 2011 Objetivo principal: Construir uma aplicação de sensoreamento básica com leitura periódica do sensor, transmissão das leituras a um salto para a estação base conectada ao PC, exibição dos valores lidos no PC, e alteração remota da frequência de amostragem. Objetivos intermediários: apresentar os componentes de comunicação serial e rádio do TinyOS; mostrar ferramentas Java oferecidas para visualização dos dados recebidos da estação base e para envio de mensagens para a rede a partir do PC. Aplicações de referência: tests/testserial/testserial/ tutorials/blinktoradio/ Atividade 1 Descrição: Estudar o código, compilar, executar e alterar a aplicação tests/testserial/testserialappc Tempo previsto: 45min atividades + 30min exposição de conceitos. Objetivos: Apresentar as ferramentas básicas de comunicação serial do TinyOS. Estudo e execução da parte da aplicação que roda na estação base 1. Acesse o diretório TOSROOT/apps/tests/TestSerial e estude o conteúdo dos arquivos TestSerialC.nc, TestSerial.h e TestSerialAppC.nc. 2. Compile e instale a aplicação TestSerialAppC em um mote micaz fazendo: make micaz install mib510,/dev/ttyusb0 3. Mantenha o mote acoplado ao PC (como estação base) e execute no PC a ferramenta C seriallisten para visualizar os pacotes enviados pelo mote, fazendo: $TOSROOT/support/sdk/c/sf/seriallisten /dev/ttyusb1 micaz 4. Observe o conteúdo impresso na tela (seriallisten simplesmente imprime o conteúdo dos pacotes recebidos da estação base). Obs.: Repare que o dispositivo para troca de pacotes com o mote é ttyusb1 e não ttyusb0 (usado apenas para carga do código). Acompanhe a exposição do instrutor sobre a Atividade-1 (vide

2 Alteração da aplicação para mostrar o ID do mote 1. Inclua um novo campo na estrutura de dados usada para compor as mensagens da aplicação TestSerial. Acrescente um campo com o ID do nó (a macro TOS NODE ID retorna o ID do nó). 2. Compile e instale a aplicação no mote e execute novamente a ferramenta seriallisten no PC. Qual é o valor do ID do mote? 3. Reinstale o código no mote alterando o valor do ID do nó para 10. Execute novamente a ferramenta seriallisten. O valor do ID do nó mudou? 4. Altere a representação dos campos da estrutura test serial msg para littleendian, substituindo o tipo nx uint16 t por nxle uint16 t, recompile e reinstale a aplicação no mote. Execute novamente a ferramenta seriallisten e observe os valores impressos na tela. O que mudou? 5. Restaure os tipos dos campos da mensagem para nx uint16 t. Estudo e execução da parte da aplicação que roda no PC (TestSerial.java) 1. Ainda no diretório TOSROOT/apps/tests/TestSerial, estude o conteúdo dos arquivos TestSerial.java e Makefile. 2. Recompile e recarregue a aplicação TestSerialAppC no mote micaz (lembrese de restaurar os tipos dos campos da mensagem para nx uint16 t) e execute no PC a ferramenta Java Listen 1 para visualizar os pacotes enviados pelo mote, fazendo: java net.tinyos.tools.listen -comm serial@/dev/ttyusb1:micaz 3. Observe o conteúdo impresso na tela (Listen simplesmente imprime o conteúdo dos pacotes recebidos da estação base, similar a seriallisten). 4. Interrompa a execução da aplicação Listen e execute a aplicação Java TestSerial fazendo: java TestSerial -comm serial@/dev/ttyusb1:micaz 2 5. Observe o conteúdo impresso na tela e a sinalização nos leds do mote acoplado ao PC. Acompanhe a exposição do instrutor sobre a Atividade-1 (vide Alteração da aplicação TestSerial.java 1. Altere a aplicação TestSerial.java para exibir na tela os dois campos das mensagens recebidas: counter e id do nó. 2. Compile e execute novamente a aplicação TestSerial.java no PC e observe os resultados. 1 Se você receber a mensagem The toscomm JNI library was not found, provavelmente há mais de uma JRE instalada na sua máquina. Altere a variável de ambiente PATH fazendo: PATH= tos-locate-jre --java : tos-locate-jre --javac : tos-locate-jre --jni :$PATH. Caso o problema continue, tente executar sudo tos-install-jni (no Linux). 2 Se você receber a mensagem The java class is not found: TestSerial pode ser que o diretório corrente (.) não esteja incluído em CLASSPATH; ou que o código Java não tenha sido compilado, nesse caso execute make micaz novamente.

3 Execução da aplicação TestSerialAppC.nc na plataforma TelosB 1. Acople um mote telosb ao PC e execute o comando motelist para verificar em qual dispositivo o mote foi associado 2. Instale a aplicação TestSerialAppC nesse mote fazendo: make telosb install bsl,< motelist > 3 3. Visualise os pacotes transmitidos pelo mote para o PC usando a ferramenta C seriallisten fazendo: $TOSROOT/support/sdk/c/sf/seriallisten < motelist > telosb 4. Interrompa a execução da aplicação seriallisten e execute a aplicação Java TestSerial fazendo: java TestSerial -comm serial@< motelist >:telosb 5. Avalie os resultados obtidos. Houve necessidade de alteração do código das aplicações? O mote telosb recebeu os pacotes enviados pela aplicação TestSerial.java (e vice-versa)? Atividade 2 Descrição: Alterar a aplicação BlinkToRadioAppC para BlinkToSerialAppC. Tempo previsto: 25min atividades + 40min exposição de conceitos. Objetivos: Apresentar as interfaces e componentes de comunicação serial e rádio do TinyOS. Alteração da aplicação BlinkToRadio para BlinkToSerial 1. Faça uma cópia do diretório tutorials/blinktoradio para o diretório BlinkToSerial. 2. Edite o arquivo do componente de configuração da aplicação (BlinkToRadioAppC.nc) e substitua os componentes ActiveMessageC, AMSenderC e AMReceiverC pelos componentes SerialActiveMessageC, SerialAMSenderC e SerialAMReceiverC, respectivamente (lembre-se de alterar também as ligações entre os componentes). 3. Compile e instale a aplicação em um mote micaz. 4. Mantenha o mote acoplado ao PC e execute uma das ferramentas de packet sniffer (seriallisten ou Listen) e observe os resultados. A comunicação serial do mote para o PC funcionou? Acompanhe a exposição do instrutor sobre a Atividade-2 (vide Uso da ferramenta MIG com a aplicação BlinkToSerial 1. Edite o arquivo Makefile (dentro do diretório da sua aplicação BlinkToSerial) e adicione a dependência BUILD EXTRA DEPS=BlinkToSerialMsg.class 2. Adicione dois novos passos no Makefile para dizer como compilar um arquivo.java para um arquivo.class e como criar arquivo BlinkToSerialMsg.java, e uma regra extra de remoção de arquivos: 3 ex.: /dev/ttyusb0 ou /dev/ttyusb1 ou /dev/ttyusb2...

4 BlinkToSerialMsg.class: BlinkToSerialMsg.java <tab>javac BlinkToSerialMsg.java BlinkToSerialMsg.java: <tab>mig java -target=null -java-classname=blinktoserialmsg BlinkToSerial.h BlinkToSerialMsg -o CLEAN_EXTRA = *.class BlinkToSerialMsg.java Obs.: Ao compilar a aplicação novamente (fazendo make micaz), o seguinte warning poderá aparecer: warning: Cannot determine AM type for BlinkToSerialMsg (Looking for definition of AM_BLINKTOSERIALMSG) Uma parte das ferramentas de comunicação do TinyOS precisa saber quais tipos de mensagens AM correspondem a quais pacotes. Por isso, para uma pacote nomeado X o MIG procura por uma constante com o nome AM X. O warning ocorre por que o tipo AM foi definido como AM BLINKTORADIO mas o MIG espera encontrar o nome AM BLINKTOSERIALMSG. Altere o nome do tipo da mensagem AM como solicitado, recompile a aplicação e veja o conteúdo do arquivo java criado. Construção de uma aplicação Java para interagir com BlinkToSerial 1. Copie a aplicação /tests/testserial/testserial.java para o diretório da sua aplicação BlinkToSerial. 2. Altere o código de TestSerial.java para interagir com a aplicação BlinkToSerialAppC que está executando no mote acoplado ao PC: exiba os dados recebidos do mote na tela e envie um valor incremental (contador) para ser exibido nos leds do mote. 3. Compile (javac TestSerial.java) e execute a aplicação TestSerial.java (java TestSerial -comm serial@/dev/ttyusb1:micaz). Os leds do mote estão sendo sinalizados? Os dados exibidos na tela são os dados esperados? Divisão da aplicação TestSerial.java e SerialForwarder 1. Crie um packet source do tipo Serial Forwarder fazendo: java net.tinyos.sf.serialforwarder -comm serial@/dev/ttyusb1:micaz e deixe-o executando em background. 2. Reexecute a aplicação TestSerial.java usando como packet source o SF fazendo: java TestSerial -comm sf@localhost: Divida a aplicação TestSerial.java em duas: uma que apenas lê os pacotes recebidos do mote acoplado ao PC e outra que apenas envia novos pacotes para esse mote. 4. Execute as aplicações Java criadas no passo anterior usando como packet source o SF. 5. As duas aplicações funcionam corretamente? Acompanhe a exposição do instrutor sobre a Atividade-2 (vide

5 Atividade 3 Descrição: Desenvolver uma aplicação básica de sensoreamento em uma RSSF com uma estação base acoplada a um PC. Tempo previsto: 30min. Objetivo: Aplicar os conhecimentos adquiridos para construir novas aplicações TinyOS. Construção e execução da aplicação 1. Crie uma aplicação que colete dados de um sensor de luminosidade a cada S segundos e envie os dados para a estação base (a um salto). Essa aplicação também deve aguardar por mensagens enviadas pela estação base com o novo intervalo de frequência de leitura do sensor (S). Ao receber essa mensagem, o nó deve tomar as devidas ações (finalizar o temporizador e reiniciá-lo com o novo intervalo S). Defina códigos específicos para as suas mensagens. 2. Crie outra aplicação que deverá executar em um mote acoplado ao PC. Essa aplicação deverá funcionar como ponte de comunicação entre o nó sensor e o PC. 3. Cria duas aplicações Java para executar no PC: uma para receber e exibir os dados lidos pelo sensor; e outra que permita ao usuário definir uma nova frequência de amostragem do sensor. 4. Instale as aplicações em duas plataformas micaz e avalie a execução. Fechamento Descrição: Discussão sobre as dificuldades encontradas e os resultados obtidos. Tempo previsto: 10min. Referências bibliográficas e informações adicionais 1. Lição 3 do TinyOS-2.x (Comunicação no TinyOS) 2. Lição 4 do TinyOS-2.x (Comunicação Mote-PC)