⭐⭐⭐⭐⭐ Tiny os on Sensor Networks

✅ Presentar el modelo de diseño y programación de #TinyOS, incluido el soporte para la concurrencia y la composición flexible.

1. Sensor Networks
vasanza

2. TinyOS: AnOperatingSystemforSensor Networks vasanza
•PresentarelmodelodediseñoyprogramacióndeTinyOS,incluidoelsoporte
paralaconcurrenciaylacomposiciónflexible.
•EvaluarTinyOSentérminosdesurendimiento,pequeñotamaño,pesoligero
concurrencia,flexibilidadysoporteparabajoconsumodealimentación.
•MostrarlaexperienciadeusarTinyOSatravésdetresaplicaciones:
•Vigilanciadelmedioambiente.
•Trackingdeobjetos.
•Procesadordeconsultas.
•MostrarunproyectodeESPOLmódulosdecomunicaciónqueusanTinyOS.
Objetivos de la Presentación

3. TinyOS: AnOperatingSystemforSensor Networks vasanza
Redes de Sensores
•Hardware pequeño
•Flexible
•Bajo consumo de energía
•Bajo costo
•Fácil interacción o comunicación con otros sensores, actuadores.
Actualmente:SistemasSingle-ChipqueintegranunabajapotenciaCPUyla
memoria,radioocomunicaciónóptico.
•Red de minicomputadores o nodos.
•Provistos de sensores.
•Colaboran en una tarea común.
•Pueden tener un Gateway.

4. TinyOS: AnOperatingSystemforSensor Networks vasanza
¿Que es TinyOS?

5. TinyOS: AnOperatingSystemforSensor Networks vasanza
¿Que es TinyOS?

6. TinyOS: AnOperatingSystemforSensor Networks vasanza
¿Por qué TinyOS?
•RecursosLimitados:
•Bajocostoybajoconsumodeenergía.
•Unprocesador1-MIPS(MicroprocessorwithoutInterlockedPipelineStages)
conarquitecturaRISC(Reducedinstructionsetcomputing)ydecenasde
Kilobytesdealmacenamiento.
•ReactiveConcurrency:
•Muestreodesensores
•Procesamientodedatoslocal
•Datosdeenrutamientoparaotrosnodos
•Tareasdeprocesamientodistribuido(estadísticaagregacióno
reconocimientodeoperaciones).
•Respuestas en tiempo real.
•Flexibilidad:
•La variación en el hardware y las aplicaciones.
•OS independiente de la frontera entre hardware y software.
•Baja potencia:
•Funcionamiento continuo.
•Gestión de energía y ciclo de trabajo.

7. TinyOS: AnOperatingSystemforSensor Networks vasanza
Características
•Concurrenciaorientadaaeventos,basadoseninterfacesdefasedividida.
•Eventosasíncronosytareasdecómputo.
•Modelodeprogramaciónbasadoencomponentes,NESC(dialectodelC).
•Noesunsistemaoperativotradicional.
•Marcodeprogramaciónparasistemasembebidos.
•Conjuntodecomponentesquepermitenlaconstruccióndeunsistema
operativoenunaaplicaciónespecífica.
•Unaaplicacióntípicaesalrededorde15Kentamaño,delascualeselsistema
operativobaseesdeaproximadamente400bytes.

8. TinyOS: AnOperatingSystemforSensor Networks vasanza
Características
•Conjuntodecomponentes,cadaunodeloscualesesindependienteentidad
computacional:
•Comandos.-peticiónauncomponenteparallevaracaboalgúnservicio.Ej.:
lecturadesensores.
•Eventos.-Indicalafinalizacióndeeseservicio.Puedenserasíncronospor
interrupcionesdehardware.
•Tareas.-comandosycontroladoresdeeventospuedenenviarunatarea,una
funciónejecutadaporelplanificadorTinyOSenunmomentoposterior.
Representanconcurrenciainternadentrodeuncomponente.
Abstrae los recursos de hardware como componentes.
1.-Comando getData().
2.-Elsensorharáquelaseñalmástarde,DataReady()eventocuandosedala
interrupcióndehardware.
Actualmenteseincluye:redesdeunsolosalto,enrutamiento,administraciónde
energía,temporizadores,yelalmacenamientonovolátil.

9. TinyOS: AnOperatingSystemforSensor Networks vasanza
Características

10. TinyOS: AnOperatingSystemforSensor Networks vasanza
Características

11. TinyOS: AnOperatingSystemforSensor Networks vasanza
Características

12. TinyOS: AnOperatingSystemforSensor Networks vasanza
Modelo de componente
•Modelo de programación proporcionado por el idioma NESC.
•Encapsulan un conjunto específico de servicios mediante interfaces.
•Conjunto de componentes de sistemas reutilizables con un programador de
tareas.
•Interfaces proporcionadas aparecen arriba el componente TimerMe interfaces
utilizadas están por debajo.
•Flechas hacia abajo representan los comandos y las flechas ascendentes
representan eventos.

13. TinyOS: AnOperatingSystemforSensor Networks vasanza
Modelo de componente
•Un componente tiene dos clases de interfaces: las que ofrece y los que utiliza.
Para interactuar directamente con otros componentes.
•Un componente puede proporcionar o utilizar el mismo tipo de interfaz varias
veces.

14. TinyOS: AnOperatingSystemforSensor Networks vasanza
Modelo de componente
•Módulos:proporcionancódigoyextensionesparallamareimplementar
comandosyeventos.Declaravariablesdeestadoprivadaybuffersdedatos.
•Configuraciones:usadosparaconectarotroscomponentes,conectarinterfaces
proporcionadasporotroscomponentes.

15. TinyOS: AnOperatingSystemforSensor Networks vasanza
Modelo de componente
•Uncomponentepuedeinvocarunainterfazsinreferirseexplícitamenteasu
aplicación,permitiendorealizarinterposiciónmediantelaintroduccióndeun
nuevocomponentequeutilizayproporcionalamismainterfaz.
•Lasinterfacespuedensercableadosenmúltiplesocasiones.

16. TinyOS: AnOperatingSystemforSensor Networks vasanza
Modelo de componente
•CódigoSincrónico(SC):códigoquesóloesaccesibledesdetareas.
•Códigoasíncrono(AC):códigoqueesaccesibledesdealmenosunainterrupción
manejador.

17. TinyOS: AnOperatingSystemforSensor Networks vasanza
Recursos limitados
•El tamaño y la estructura de las aplicaciones TinyOS.
•El compilador debe reducir el tamaño del código a través de la optimización.

18. TinyOS: AnOperatingSystemforSensor Networks vasanza
•Ciclos de CPU, tanto de trabajo como de cruce de frontera para la gestión de
eventos de reloj. Optimización reduce el recuento de ciclo total en un 38%.
Recursos limitados

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Aplicaciones

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Aplicaciones
Monitoreo del hábitat en Great DuckIsland
*Autonomía 7-9 meses.
*Sensores:
-Luz.
-Temperatura.
-Humedad relativa.
-Presión.
-Infrarroja.
*Internet conexión vía
satélite.
* Muestre cada 68 s.
* 35 uAen estado de bajo
consumo, en comparación
con 18 a 20 mA
* 1,2 millones de lecturas en
4 meses.

21. TinyOS: AnOperatingSystemforSensor Networks vasanza
Aplicaciones
Tracking de objetos
*Detectar.
*Localizar.
* Seguimiento.
* Sensor de campo magnético.
* servicios distribuidos:
-Enrutamiento.
-Intercambio de datos.
-Tiempo de sincronización.
-Localización.
-Gestión de energía.
-Filtrado de sensor.

22. TinyOS: AnOperatingSystemforSensor Networks vasanza
Aplicaciones
Terremoto y tsunami de Japón, 11
de marzode2011.

23. TinyOS: AnOperatingSystemforSensor Networks vasanza
Aplicaciones

24. c1
S4
S5
S1
S3
S2
S7
S8
S6
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25. Estación en tierra
Ethernet
/ GSM
SERVIDOR
GPRS / WIFI
Red Meshde Boyas Sensor en mar.
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26. MAR
BOYA
BOYA
BOYA
BOYA
Estación
en tierra
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27. BEAGLEBONE
IN DC 12 o 24 VDC
BORNERAS OUT Digital 0-5Vdc
R
E
G
U
L
A
D
O
R
RS232
SOCALO BEAGLEBONE
SOCALO BEAGLEBONE
BORNERAS IN Analógicas 0-5Vdc
Ethernet XBEE
GSM
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28. DATALOGGEREthernet
Sensores
Salidas Digitales
SENSORES MÓDULO UNIDADES
Acelerómetro +
Giroscopio(AG)
Mpu-6050
Grad, Grad/Seg
[i2c]
Temperatura del
Agua (STA)
DS18B20
ºC
[1-Wire]
Humedady
Temperatura del
Aire (SHTA)
DHT11
0-100%(Humedad Relativa)
y ºC
[Digital-DHTlib]
Velocidad del
Viento (SV)
HYXC-FSV
m/s
[Analógico 0-5VDC]
Luz (SL) TSL2561
Watts/(m^2 x Hora)
[i2c]
Brújula MagnéticaCmps03
Grad
[i2c]
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.Comparativa en mediciones de Temperatura Aire y
Humedad Relativa Aire entre ENKI e INAMHI
ENKI INAMHI
Hora
Temperatura
Aire[°C]
Humedad Relativa
Aire[%]
Temper
atura
Aire[°C]
Humedad Relativa
Aire[%]
13:00
26 62 26,75 66,5
14:00
27 60 27,8 62
15:00
28 58 28,4 62,3
16:00
28 62 28,1 64
17:00
26 61 27,3 63,6
18:00
26,75 66 27,5 67,5
19:00
26,75 68 27 70,2
20:00
26 69 26,5 72
21:00
26 66 25,6 72

36. TinyOS: AnOperatingSystemforSensor Networks vasanza
.Comparativa en mediciones de Temperatura Aire y
Humedad Relativa Aire entre ENKI e INAMHI

37. TinyOS: AnOperatingSystemforSensor Networks vasanza
.Comparativa en mediciones de Temperatura Aire y
Humedad Relativa Aire entre ENKI e INAMHI
Variable Física Porcentaje Error
Temperatura Aire 9 %
Humedad Relativa Aire 12 %
ENKI INAMHI
Temperatura
Aire[°C]
Humedad
Relativa Aire[%]
Temperatura
Aire[°C]
Humedad Relativa
Aire[%]
26,722 63,555 27,216 66,677

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Referencias
•PhilipLevis,SamMadden,JosephPolastre,RobertSzewczyk,Kamin
Whitehouse,AlecWoo,DavidGay,JasonHill,MattWelsh,EricBrewerandDavid
Culler.TinyOS: AnOperatingSystemforSensorNetworks.
http://users.eecs.northwestern.edu/~peters/references/TinyOSSpringer05.pdf
•DigiInternationalInc.Xbee-PRO900HP.http://www.digi.com/products/xbee-rf-
solutions/modules/xbee-pro-900hp
•Libelium.SmartWorld.http://www.libelium.com/
•TinyOsAlliance.http://www.tinyos.net/
•Romero,G.,Salazar,C.,&Asanza,V.(2015).DesarrollodeunPrototipode
SistemaHidrometeorológico.RevistaTecnológica-ESPOL,28(5).