Hệ Điều Hành Contiki và ứng dụng mô phỏng Cooja MỤC LỤC Page 1 Hệ Điều Hành Contiki và ứng dụng mô phỏng Cooja HỆ ĐIỀU HÀNH CONTIKI VÀ ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG COOJA 1.Contiki Với số lượng dày đặc các nút cảm biến, việc kiểm nghiêm và đánh giá chính xác hiệu quả hoạt động là một trong những thách thức của mạng cảm biến không dây trong quá trình triển khai trên thực tế. Nhằm khắc phục những khó khăn này, nhiều hướng nghiên cứu đã tập trung vào phát triển những công cụ mô phỏng cách thức hoạt động các nút trong hệ thống mạng cảm biến. Trong phần này sẽ trình bày về hệ điều hành contiki. 1.1.Giới thiệu Hệ điều hành contiki là hệ điều hành mã nguồn mở, được nghiên cứu, thiết kế và phát triển bởi một nhóm các nhà phát triển từ viện khoa học máy tính Thụy Điển, người đứng đầu là Adam Dunkels. Nhóm phát triển Contiki gồm nhiều thành viên đến từ SICS, CISCO, cùng nhiều tổ chức và các trường đại học khác trên thế giới. Hệ điều hành Contiki được thiết kế cho các vi điều khiển có bộ nhớ nhỏ, với thông số 2KB RAM và 40KB ROM. Nhờ đó, Contiki được sử dụng cho các hệ thống nhúng và các ứng dụng trong mạng cảm biến không dây. Contiki bắt đầu được nghiên cứu từ năm 2001 và phát hành phiên bản đầu tiên Contiki 1.0 năm 2003. Hình 3.1 cho thấy lịch sử phát triển của Contiki trong những năm qua. Phiên bản hiện nay của Contiki là 2.4, với nhiều thay đổi, bổ sung và phát triển vượt bậc. Trong thực tế, Contiki đã được ứng dụng trong nhiều dự án như giám sát đường hầm xe lửa, theo dõi nước trong biển Baltic,… Nhiều cơ chế, ý tưởng trong Contiki đã được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Điển hình như mô hình uIP được phát hành năm 2001 đã được sử dụng trong hệ thống ứng dụng của hàng trăm công ty trong các lĩnh vực hàng hải, thông tin vệ tinh, khai thác dầu mỏ,…; mô hình Protothreads được công bố lần đầu tiên năm 2005, đến nay đã được sử dụng trong nhiều ứng dụng như bộ giải mã kỹ thuật số và thiết bị cảm biến rung không dây. Page 2 Hệ Điều Hành Contiki và ứng dụng mô phỏng Cooja Hình 1.1 Lịch sử phát triển Contiki Hệ điều hành Contiki được lập trình bằng ngôn ngữ C, hoạt động dựa trên cơ chế event - driven và có những đặc điểm phù hợp với các hệ thống nhúng và mạng cảm biến không dây: • Contiki được chia thành nhiều modul hoạt động độc lập. Nhờ đó các ứng dụng có thể sử dụng các modul một cách linh động và chỉ load những modul cần thiết. • Cơ chế hoạt động điều khiển sự kiện làm giảm năng lượng tiêu hao và hạn chế dung lượng bộ nhớ cần sử dụng. • Có thể sử dụng IP trong mạng cảm biến thông qua uIP stack được xây dựng dựa trên nền TCP/IP. • Có những modul cho phép ước lượng và quản lý năng lượng một cách hiệu quả. • Các giao thức tương tác giữa các lớp và các node trong mạng dễ dàng hơn. • Sử dụng RIME stack phục vụ các giao thức dành cho mạng năng lượng thấp một cách hiệu quả. Page 3 Hệ Điều Hành Contiki và ứng dụng mô phỏng Cooja Bên cạnh đó, Contiki còn cung cấp những công cụ hỗ trợ mô phỏng với giao diện đơn giản, dễ sử dụng và hỗ trợ tốt những thiết bị trong thực tế, phục vụ những mục đích nghiên cứu, mô phỏng và triển khai những giao thức mới. 1.2.Hướng dẫn tải và cài đặt 1.2.1.Tải phần mềm - Vào link sau để download hệ điều hành Contiki và phần mềm VMWare. http://www.sics.se/contiki/instant-contiki.html Hình 2.1: Trang web sics.se Click vào dòng “Download Install Contiki here” để download hệ điều hành Contiki Click vào dòng “Windows download” ở dòng “Download VMWare Player here” để download phần mềm VMWare. Page 4 Hệ Điều Hành Contiki và ứng dụng mô phỏng Cooja 1.2.2.Cài đặt Để có thể cài đặt hệ điều hành Contiki chạy trên nền Window thì bạn cần một phần mềm chạy hệ điều hành ảo như VMWare a. Cài đặt VMWare: - Click Next - Click Next Page 5 Hệ Điều Hành Contiki và ứng dụng mô phỏng Cooja - Chọn các shortcuts rồi Click Next - Click Install Page 6 Hệ Điều Hành Contiki và ứng dụng mô phỏng Cooja - Click Finish b. Cài đặt Co n tiki : - Giải nén Contiki bằng Winrar. - Chạy VMWave - Ấn Cancel - Ấn Open và chọn đường dẫn đến thư mục Contiki vừa giải nén. Chọn install – contiki Page 7 Hệ Điều Hành Contiki và ứng dụng mô phỏng Cooja - Điền username là “user” rồi ấn enter .Màn hình đăng nhập hiện lên: - Điền password là “user” rồi ấn enter . Page 8 Hệ Điều Hành Contiki và ứng dụng mô phỏng Cooja - Giao diện của chương trình c. Download và cài đặt phần mềm Elipse - Vào link http://www.eclipse.org/downloads/download.php? file=/technology/epp/downloads/release/helios/SR1/eclipse-cpp-helios-SR1-linux- gtk.tar.gz Page 9 Hệ Điều Hành Contiki và ứng dụng mô phỏng Cooja -Ấn vào biểu tượng mũi tên màu xanh để tải về. -Copy file nén vừa tải được vào trong Contiki (Dùng Usb) -Giải nén ra và vào thư mục eclipse,ấn vào eclipse.exe để chạy chương trình.Màn hình hiện ra chọn OK (thiết lập work space). -Giao diện trương trình hiện lên: -Đóng cửa sổ giới thiệu vào,giao diện chính của trương trình: Page 10 [...].. .Hệ Điều Hành Contiki và ứng dụng mô phỏng Cooja -Chọn File New C++ Project.Điền tên project (ví dụ là “ctk-2.4”): -Nhấn Finish.Sau đó copy thư mục contiki- 2.4 (code) vào trong thư mục ctk-2.4 vừa tạo : user/workspace/ctk-2.4 Sau đó trở lại giao diện eclipse nhấn F5 : Page 11 Hệ Điều Hành Contiki và ứng dụng mô phỏng Cooja Vậy là chúng ta đã cài xong eclipse 1.3.Cấu trúc hệ điều hành Contiki. .. Bước 4: sử dụng, khi cần dùng đến sentilla node chỉ cần khai báo trên tiêu đề #include là có thể sử dụng 8 led đó Page 20 Hệ Điều Hành Contiki và ứng dụng mô phỏng Cooja 2 .Cooja 2.1.Giới thiệu Cooja là phần mềm mô phỏng hệ thống mạng được tích hợp trong hệ điều hành Contiki Công cụ này cho phép người sử dụng thay đổi các thông số như vị trí, phạm vi kết nối, tỉ lệ truyền gói thành công,…... flash ngoài và hai cảm biến ánh sáng Tmote Sky được tích hợp vào trong hệ điều hành Contiki vào tháng ba năm 2007 Để biên dịch một chương trình trên một Tmote sky chúng ta cần phải có - msp430-gcc (the gcc C compiler for the MSP430 microcontroller) installed Page 15 Hệ Điều Hành Contiki và ứng dụng mô phỏng Cooja Các ứng dụng để test các chức năng của sky: - blink.c : một chương trình đơn giản điều khiển... người sử dụng tìm kiếm những sự kiện theo một số thông số nhất định, theo dõi sự giao tiếp giữa một số Page 21 Hệ Điều Hành Contiki và ứng dụng mô phỏng Cooja node cụ thể, ….Có thể nói, đây là một công cụ mô phỏng khá trực quan và dễ sử dụng, phục vụ tốt cho quá trình nghiên cứu, mô phỏng, đánh giá 2.2.Cài đặt Click vào Terminal, cửa sổ hiện gõ lần lượt các dòng lệnh sau: cd contiki- 2.4 cd tools /cooja. .. của Sentilla node * Các bước tích hợp platform Sentila Jcreate vào Contiki: Page 16 Hệ Điều Hành Contiki và ứng dụng mô phỏng Cooja - Copy toàn bộ các file trong thư mục platform/native sky vào thư mục platform/jcreate và sửa - Tích hợp các sensor vào platform/ jcreate - Tích hợp led.c và led.h từ /core/dev vào jcreate và sửa chữa để có thể điều khiển được 8 led * Các bước tải chương trình xuống Sentilla... Contiki và ứng dụng mô phỏng Cooja Lúc này sẽ có 4 cửa sổ xuất hiện: Control Panel, Simulation Visualizer, Log Listener và Timeline Vào Mote Types->Creat mote type: mỗi loại mote type ứng với các lớp mô phỏng khác nhau là: Application level, OS level và Emulated level Ở dây chọn Sky mote type (Emulated level).Cửa sổ Create Mote Type hiện ra: Page 24 Hệ Điều Hành Contiki và ứng dụng mô phỏng Cooja Trong cửa... contiki- 2.x/tools/sky o Gõ hai lệnh sau: $ cd contiki- 2.x/tools/sky $ mv msp430-bsl-linux msp430-bsl-linux-tmotesky - Đưa file tmote-bsl vào folder contiki- 2.x/tools/sky và đặt lại tên là msp430-bsl-linux - Cuối cùng, add folder contiki- 2.x/tools/sky vào môi trường thay đổi PATH This is necessary for finding the motelist-linux script which will be Page 18 Hệ Điều Hành Contiki và ứng dụng mô phỏng Cooja. .. sử dụng linux, dó là có thể cài dặt các gói dữ liệu còn thiếu 1 cách dễ dàng bằng công cụ Synaptic Package Manager: System>Administration>Synaptic Package Manager Nhập password quyền admin Ấn Search->Nhập tên file cần tìm và cài dặt 2.3.Ví dụ mô phỏng Thực hiện mô phỏng: Vào File->New Simulation.Simulation title: (Nhập tên cho mô phỏng) và nhấn Create ta được : Page 23 Hệ Điều Hành Contiki và ứng dụng. .. o Dev - File: o Cfs-coffee-arch.h o Clock.c o Contiki- conf.h o Contiki- main.c o Makefile.native Page 13 Hệ Điều Hành Contiki và ứng dụng mô phỏng Cooja 1.4.1.Các bước tiến hành - Copy toàn bộ các file trong thư mục platform/native vào thư mục platform mới và - sửa Copy toàn bộ các file trong thư mục cpu/[tên vi xử lý] vào thư mục cpu của thiết - bị mới và chỉnh sửa Tích hợp module clock: o Module clock... phần mềm đặc biệt được lưu trữ 'Cooja' là một Java dựa trên mô phỏng cho Contiki. Thư mục này cũng chứa các công cụ nền tảng cụ thể ví dụ điển hình là các công cụ cho Sky 1.4.Tích hợp một platform mới vào hệ điều hành contiki “Platform native” là platform chuẩn được xây dựng để việc tích hợp một platform mới vào hệ điều hành contiki trở nên thuận tiện hơn Bao gồm các thư mục và các file: - Thư mục: o Dev . Hệ Điều Hành Contiki và ứng dụng mô phỏng Cooja MỤC LỤC Page 1 Hệ Điều Hành Contiki và ứng dụng mô phỏng Cooja HỆ ĐIỀU HÀNH CONTIKI VÀ ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG COOJA 1 .Contiki Với số. Next - Click Next Page 5 Hệ Điều Hành Contiki và ứng dụng mô phỏng Cooja - Chọn các shortcuts rồi Click Next - Click Install Page 6 Hệ Điều Hành Contiki và ứng dụng mô phỏng Cooja - Click Finish b VMWare. Page 4 Hệ Điều Hành Contiki và ứng dụng mô phỏng Cooja 1.2.2.Cài đặt Để có thể cài đặt hệ điều hành Contiki chạy trên nền Window thì bạn cần một phần mềm chạy hệ điều hành ảo như VMWare a.