物联网开发操作系统

大题（代码解析）

PPT例子、实验代码看懂（理解）

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一共五章内容 绪论（比较少） 第二张比较多 3、4、6比重差不多一样多 ## 第一章 TinyOS的技术特点

• 组件化编程（Componented-Based）
• 事件驱动模式（Event-Driven）
• 轻量级线程（lightweight thread）
• 两级调度方式（Tasks And Events Concurrency Model）
• 分阶段作业（Split-Phase Operations） 六个特点理解是什么意思

TinyOS的编程语言：nesC 组件分类：

• Module组件（模块）：实现某种逻辑功能；
• Configuration组件（配件）：将各个组件连接起来成为一个整体。不完成功能实现

HarmonyOS三大特性

1. 硬件互助、资源共享
   • 分布式软总线 （最重要）
   • 分布式设备虚拟化
   • 分布式数据管理
   • 分布式任务调度
2. 一次开发、多端部署
   • 提供了用户程序框架、Ability框架以及UI框架
   • 支持应用开发过程中多终端的业务逻辑和界面逻辑进行复用
   • 能够实现应用的一次开发、多端部署
   • 提升跨平台开发效率
3. 统一OS、弹性部署
   • 通过组件化和小型化等设计方式，做到硬件资源可大可小
   • 支持多种终端设备按需弹性部署
   • 能够适配不同硬件资源和功能需求 分布式设计的基础：分布式软总线

第二章

（概念熟悉） 接口（interface）：组件（Component）之间可以进行数据交换的唯一方式 接口的命令（command）函数和事件（event）函数

• command 是命令，根据应用层的要求操作底层硬件实现相应功能，由组件本身实现
• event 是事件，由中断触发，标志着系统状态的改变，由组件的使用者实现

use和provide接口

• use使用接口
• provide提供接口
• 一个接口可以有多个实例

每个nesC有且只有一个顶层配件（top-level configuration）连接内部组件，顶层配件即为makefile文件的第一行指定的COMPONENT 事件是异步中断驱动的，是有优先级区别的 Task

• 定义task和提交post的关键字
• 返回类型为void的无参数函数
• 没有优先级，表现为FIFO（先进先出）模式。事件是有优先级的
• 后台执行（异步的）

应用程序开发步骤

1. 在/opt/tinyos-2.x/apps下建立文件夹，以应用名字命名。文件夹下需包含4个文件：定制运行环境的makefile、头文件、顶层配件、核心处理模块
2. 编写头文件（可选），里面定义了数据结构
3. 编写顶层配件
   • 接口的提供和使用情况
   • 使用的组件列表
   • 组件间的接口连接关系
4. 编写核心处理模块
   • 接口的提供、使用情况
   • 具体的实现代码 error_t为command操作的成功/失败结果

     typedef enum {
     	SUCCESS = 0;
     	FAIL = 1;
     	ESIZE = 2; // 传递参数过大
     	...
     } error_t;

     SUCCESS和FAIL为最常用的两种返回值 ### Blink例子（重要） Blink是一个基本的应用程序，它通过开启定时器来实现周期性地切换LED灯。 其文件位置为/opt/tinyos-2.1.x/apps/Blink。 编译下载到节点上，可以看到，该应用程序在节点的3个LED灯上显示了一个计数器。它只是简单的以4Hz的频率开关LED0，以2Hz开关LED1，以1HZ开关LED2。其效果就是：每两秒3个LED显示了二进制计数从0到7。 Blink程序由两个文件组成：模块文件（BlinkC.nc）和配件文件（BlinkAppC.nc）。注意：所有程序都需要一个顶层配件，通常是以应用程序的名字命名。BlinkAppC就是Blink程序的配件，也是nesC编译器产生可执行文件的源头。而BlinkC则提供Blink程序的逻辑实现。BlinkAppC是用来连接BlinkC模块和Blink所需的其他功能组件。

BlinkAppC.nc，这是一个顶层配件

configuration BlinkAppC
{ 
// 这里一般由uses 和 provides 从句来说明使用到的和提供的接口，除了顶层
// 配件，模块和配件都可以使用和提供接口
}
Implementation //实现部分
{
	components MainC, BlinkC, LedsC; //BlinkC是编写的模块
	components new TimerMilliC() as Timer0; //as命名别名方便识别
	components new TimerMilliC() as Timer1; //同一组件不同实例
	components new TimerMilliC() as Timer2;
	//components指定了这个配件用到的组件components
	BlinkC -> MainC.Boot; // BlinkC.Boot -> MainC.Boot
	BlinkC.Timer0 -> Timer0;//BlinkC.Timer0 -> Timer0.Timer0
	BlinkC.Timer1 -> Timer1;// ->是连接的意思
	BlinkC.Timer2 -> Timer2;// ->是一种包含两个内部规范元素的连接
	BlinkC.Leds -> LedsC; //BlinkC.Leds -> LedsC.Leds
	// 也就是把负责实现应用部分的模块BlinkC与系统的组件库连接起来
	// 记住， BlinkAppC 和 BlinkC 组件是不一样的。更确切的说， BlinkAppC 是由
	// Blinkc 组件连同 mainc ，ledsc 和3个 timer定时器一起组成的。
}

module BlinkC ()
{ 
	uses interface Timer<TMilli> as Timer0; //定义使用到的接口
	… //Timer1、Timer2的定义同上
	uses interface Leds;
	uses interface Boot; 
	//BlinkC 可以调用这些它使用的接口的任何命令，但必须实现这些接口的所有事件 event
}
implementation
{
	event void Boot.booted()
	{ 
		call Timer0.startPeriodic( 250 ); //250ms周期性触发
		call Timer1.startPeriodic( 500 );
		call Timer2.startPeriodic( 1000 );
	}
	event void Timer0.fired()
	{ 
		dbg(“BlinkC”, “Timer 0 fired @ %s.\n”, sim_time_string());
		call Leds.led0Toggle(); //led0灯切换灭-亮状态
	}
	… //Timer1、Timer2的fired()事件函数同上
}

第三章（通信）

message_t：消息缓冲抽象

基本通信接口，以及接口下的方法（command）

• Packet：提供了对message_t抽象数据类型的基本访问
  • void clear(message_t *msg) //清空消息内容
  • void setPayloadLength(message_t *msg, uint8_t len) //设定有效载荷区的长度
  • void *getPayload(message_t *msg, uint8_t len) //获得消息有效载荷区的指针
  • uint8_t payloadLength(message_t *msg) //获得消息的有效载荷区长度
  • uint8_t maxPayloadLength() //返回有效载荷区的最大长度
• Send：提供基本的面向任意地址的消息发送接口
  • error_t send(message_t *msg, uint8_t len) //发送消息
  • error_t cancel(message_t *msg) //取消消息的发送
  • void sendDone(message_t *msg, error_t error) //指示消息发送结果的事件
  • void *getPayload(message_t *msg, uint8_t len) //返回消息有效载荷区的指针
  • uint8_t maxPayloadLength() //返回有效载荷区的最大长度
• Receive：提供最基本的消息接收接口 提供了一个event函数receivemessage_t *receive(message_t *msg,void *payload)

主动消息接口 - AMSend - AMPacket

BlinkToRadio例子（3.1.4） ### 发送消息 BlinkToRadioC.nc 文件

#include<Timer.h>
#include“BlinkToRadio.h“
module BlinkToRadioC{
	uses interface Boot;
	uses interface Leds;
	uses interface Timer<TMilli> as Timer0;
	// 消息发送
	uses interface Packet;
	uses interface AMPacket;
	uses interface AMSend;
	uses interface SplitControl as AMControl;
}
implementation{
	uint16_t counter = 0;
	// 声明一些作用域在模块内的变量，如：pkt，该变量用来存放
	// 要发送的消息。还需要声明一个标识符，如：busy，用来跟踪
	// 无线电信道是否处于发送忙的状态。
	bool busy = FALSE;
	message_t pkt;
	// 无线模块的初始化工作。为了在系统启动时就可以使用无线模块，
	// 必须在Boot.booted事件里调用AMControl.start命令。
	event void Boot.booted(){
		call AMControl.start();
	}
	
	event void Timer0.fired(){
		counter++;
		call Leds.set(counter);
	}
	// 因为TinyOS采用分阶段作业的方式，无线电功能启动和完成的
	// 信号通过AMControl.startDone和AMControl.stopDone事件来传
	// 递。还需要编写AMControl.startDone和AMControl.stopDone事
	// 件处理函数。
	event void AMControl.startDone(error_t err) {
		if (err == SUCCESS) {
			call Timer0.startPeriodic(TIMER_PERIOD_MILLI);
		}
		else {
			call AMControl.start();
		}
	}
	event void AMControl.stopDone(error_t err) {
	}

	// 调用所需的接口，编写应用程序的逻辑实现过程。
	event void Timer0.fired() {
		...
		if (!busy) {
			BlinkToRadioMsg* btrpkt = (BlinkToRadioMsg*) 
				(call Packet.getPayload(&pkt, NULL));
			btrpkt->nodeid = TOS_NODE_ID;
			btrpkt->counter = counter;
			if (call AMSend.send(
			AM_BROADCAST_ADDR,&pkt, sizeof(BlinkToRadioMsg)) == SUCCESS) 
			{
				busy = TRUE;
			}
		}
	}
	// 实现所有使用到的接口的事件
	event void AMSend.sendDone(message_t* msg, error_t error) {
		if (&pkt == msg) {
			busy = FALSE;
		}
	}
}

BlinkToRadio.h文件

#ifndef BLINKTORADIO_H
#define BLINKTORADIO_H
enum{
	TIMER_PERIOD_MILLI = 250
};
typedef nx_struct BlinkToRadioMsg {
	nx_uint16_t nodeid;
	nx_uint16_t counter;
} BlinkToRadioMsg;
/*
不能直接用数据读写message_t的有效载荷区，而
是使用一种结构体去操纵有效载荷区

在类型名字前的nx_前缀（如 nx_uint16_t）是针对nesC语
言的特定说明，表示struct和uint16_t 是外部类型。外部
类型在所有的节点平台上具有一样的表示。
*/
#endif

BlinkToRadioAppC.nc 配件（configuration）文件

#include<Timer.h>
#include“BlinkToRadio.h“
configuration BlinkToRadioAppC{
}
implementation{
	components MainC;
	components LedsC;
	components BlinkToRadioC as App;
	components new TimerMilliC() as Timer0;
	// 对配件BlinkToRadioAppC.nc里的实现部分进行
	// 修改，增加相关组件的声明。
	components ActiveMessageC;
	components new AMSenderC(AM_BLINKTORADIO);
	// BlinkToRadioC模块使用的通信接口由这两个模块提供。
	// AM_BLINKTORADIO参数指明了AMSenderC组件
	// 的AM标识号（AM Type），可在BlinkToRadio.h头文件
	// 里用枚举来设定AM_BLINKTORADIO的值
	// 如： enum{AM_BLINKTORADIO = 6;};

	// 在配件里连接从使用者到提供者的所有接口。
	App.Packet -> AMSenderC;
	App.AMPacket -> AMSenderC;
	App.AMSend -> AMSenderC;
	App.AMControl -> ActiveMessageC;

	App.Boot -> MainC;
	App.Leds -> LedsC;
	App.Timer0 -> Timer0;
}

编写makefile文件

# 告诉编译系统BlinkToRadioAppC是顶层配件
COMPONENT=BlinkToRadioAppC
# 载入TinyOS的编译系统
include $(MAKERULES) 

接收消息

1. 认识相关的组件与接口。

2. 更新 BlinkToRadioC.nc里的 module区，增加所需接口的uses陈述。

   module BlinkToRadioC {
   	...
   	uses interface Receive;
   }

3. 声明新变量，增加所需初始化代码。

4. 增加相关程序逻辑和命令。消息的接收是一个事件驱动的过程，故不需要调用命令。

5. 实现相关的事件处理程序（非初始化）。

   event message_t* Receive.receive(message_t* msg, void* payload, uint8_t len) {
   	if (len == sizeof(BlinkToRadioMsg)) {
   		BlinkToRadioMsg* btrpkt = (BlinkToRadioMsg*)payload;
   		call Leds.set(btrpkt->counter);
   	}
   	return msg;
   }

   首先，判断消息的长度是否符合；接着，将 BlinkToRadioMsg 类型的结构体指针btrpkt指向消息的有效载荷区；最后，通过指针读取消息中的计数值，并用它来设置3个LED灯的显示状态。

6. 修改BlinkToRadioAppC 配件里的 implementation 区，增加相应的组件说明。

   implementation {
   	...
   	components new AMReceiverC(AM_BLINKTORADIO);
   	...
   }

7. 连接接口，从使用者到提供者。

   implementation {
   	...
   	App.Receive -> AMReceiverC;
   }

8. 应用程序测试 这个应用程序可在mica或telosb的平台上运行。使用两个节点，任一节点都会显示另一个节点的计数值。 编译并下载 $ make micaz install.1 mib510,/dev/ttyS5

串口通信 1. 消息包格式 eg: 00 FF FF 00 04 04 00 06 00 04 00 01 - 00 表明此为AM类型信息包 - FF FF 目标地址 2 Byte - 00 04 链路层源地址 2 Byte - 04 消息包长度（单位：字节） 1 Byte - 00 网络组号 1 Byte - 06 AM类型 1 Byte - 00 04 Nodeid - 00 01 counter

目标地址	链路层源地址	消息长度	网络组号	AM类型	Nodeid	counter
FF FF	00 04	04	00	06	00 04	00 01

2. MIG 三个参数 eg:

   COMPONENT = TestSerialAppC
   # 在编译之前，要满足其他的依赖关系
   BUILD_EXTRA_DEPS += TestSerial.class
   # 当make clean时有额外文件（.class类型的文件和TestSerialMsg.java文件）需要清除
   CLEAN_EXTRA = *.class TestSerialMsg.java
   
   # 基于当前目录下所有java文件生成TestSerial.class，包括 TestSerialMsg.java
   TestSerial.class: $(wildcard *.java) TestSerialMsg.java
   	javac *.java // 编译生成TestSerial.class
   	
   TestSerialMsg.java:
   	MIG java –target=null –java-classname=TestSerialMsg TestSerial.h TestSerialMsg –o $@
   	
   include $(MAKERULES)

   用什么语言生成接口消息（java/python/C），在哪个文件可以找到消息结构的定义，消息结构的名字

参数/命令	含义
MIG	调用MIG工具
java	建立java类
–target=null	对象平台为null
–java-classname=TestSerialMsg	Java类的取名
TestSerial.h	定义消息结构的头文件
TestSerialMsg	消息结构的定义名称
–o $@	生成文件，指生成 TestSerialMsg.java

启动 MainC组件负责：系统平台初始化、软件平台初始化、调度器初始化

编译系统（重点考） make的用法（install和reinstall）区别 Makefile解释->考大题 Makefile的最简形式

# 告诉编译系统BlinkToRadioAppC是顶层配件
COMPONENT=BlinkToRadioAppC
# 载入TinyOS的编译系统
include $(MAKERULES) 

---

以下为鸿蒙部分

Java UI 用户界面设计(主要)

Java 基础（不考） JavaUI 分三层：

• 页面
  • 容器组件（也叫做布局）
    • 单体组件，最小单位

布局：

• 定向布局（DirectionalLayout）重点考
• 依赖布局（DependentLayout）重点考
• 位置布局（PositionLayout）
• 表格布局（TableLayout）
• 自适应布局（AdaptiveBoxLayout）
• 堆叠布局（StackLayout）

定向布局

将组件按照水平或者垂直方向排布，能够方便地对齐布局内的组件。 其支持的属性：

• alignment 对齐方式

• layout_alignment 对齐方式，此为定向布局DirectionalLayout所包含组件支持的属性，使得组件的对齐方式可以和父组件（DirectionalLayout）设定的alignment不同

• orientation 子布局排列方向

• weight 权重（所包含的组件的属性）

权重表示如图：

alignment的取值：

取值	取值说明
left	表示左对齐
top	表示顶部对齐
right	表示右对齐
bottom	表示底部对齐
horizontal_center	表示水平居中对齐
vertical_center	表示垂直居中对齐
center	表示居中对齐
start	表示靠起始端对齐
end	表示靠结束端对齐

依赖布局

每个组件可以指定相对于其他同级组件的位置，或者指定相对于父组件的位置。 有一个属性：alignment（对齐方式）

取值	取值说明
left	表示左对齐
top	表示顶部对齐
right	表示右对齐
bottom	表示底部对齐
horizontal_center	表示水平居中对齐
vertical_center	表示垂直居中对齐
center	表示居中对齐
start	表示靠起始端对齐
end	表示靠结束端对齐

其他布局

• 表格布局 能将组件按照行列的方式放在表格中，形成整洁有序的布局方式。
• 堆叠布局（栈布局） 用来实现组件之间的层叠布局，添加到这个布局中的视图默认放到这块区域的左上角。第一个添加到布局中的视图显示在最底层，之后的组件会被添加到上层，依次堆叠。
• 位置布局 用于为组件设定特殊的位置。指定组件的(x,y)坐标值在屏幕上显示。起始坐标(0,0)默认在左上角。
• 自适应（盒子）布局 使得页面上的多个组件在不同屏幕尺寸设备上能够自适应调整列数。

单体组件

文本组件（Text）

创建一个Text（xml版本）

<Text
ohos:id="$+id:text"
ohos:width="300vp" (设置宽度： 300vp)
ohos:height="150vp" (设置高度)
ohos:text="Text组件" (文本显示内容)
ohos:background_element="$graphic:background_text"  (设置背景)
ohos:text_size="66fp" (设置字体大小)
ohos:text_color="white" (设置文字颜色)
ohos:italic="true" (设置斜体)
ohos:text_weight="700" (设置字重，下面的是设置字体)
ohos:text_font="serif" 
/>

最后，在MainAbilitySlice.java中，通过setUIContent()加载该xml布局。

public class MainAbilitySlice extends AbilitySlice {
	@Override
	public void onStart (Intent intent){
		Super.onStart(intent);

		// 这一行是加载xml布局
		Super.setUIContent(ResourceTable.Layout_text);
	}
}

运行效果：

XML创建Text效果

Java版：打开MainAbilitySlice.java文件，找到onStart()方法，创建Text组件。

Text text = (Text) findComponentById(ResourceTable.Id_text); // 获取布局中组件
text.setText("text组件"); // 设置文本
text.setTextSize(66);// 设置文字大小
text.setTextColor(Color.WHITE);// 设置文字颜色
text.setWidth(300);
text.setHeight(150);

（和xml差不多） text

按钮组件（Button）

Button无自有的XML属性，共有XML属性继承自Text。

普通按钮和其他按钮的区别在于不需要设置任何形状，只设置文本和背景颜色即可。

<Text
ohos:id="$+id:button"
ohos:width="200vp" (设置宽度： 200vp)
ohos:height="100vp" (设置高度)
ohos:text_size="30fp" (设置字体大小)
ohos:text="普通按钮" (按钮上文字显示的内容)
ohos:text_color="white" (设置文字颜色)
ohos:background_element="$graphic:background_button"  (设置背景)
ohos:margin="25vp" (margin 为按钮外围和其他组件的间距，padding为按钮外围和按钮内部内容的间距)
ohos:padding="10vp"
/>

其他形状的按钮： - 椭圆按钮：设置background_element实现，设置background_element的shape属性为oval（椭圆） - 胶囊按钮：指定background_element的背景文件为capsule_button.xml实现，在 capsule_button.xml文件中设置shape为矩形(rectangle)，并且指定corners元素的 ohos:radius值。 - 圆形按钮：和椭圆按钮的区别在于组件本身的宽度和高度需要相同。

Toast对话框

ToastDialog toastDialog = new ToastDialog(this); // 创建toastDialog
toastDialog.setText("网络连接失败。").show(); // 显示toastDialog

Ability (不多)

Page Ability

• 显示 Ability：需要调用父类Ability的onStart()方法，并使用super.setUIContent()方法加载之前创建的布局文件my_first_layout.xml。

  import ohos.aafwk.ability.Ability;
  import ohos.aafwk.content.Intent;
  public class MyFirstAbility extends Ability {
  	public void onStart(Intent intent)
  	{
  		// 调用父类onStart方法
  		super.onStart(intent);
  		super.setUIContent(ResourceTable.Layout_my_first_layout);
  	}
  }

  修改MyFirstAbility的配置信息的skills部分

  "skills": [{
  	"entities": [
  		"entity.system.home"
  	],
  	"actions": [
  		"action.system.home"
  	]
  }]

  一个应用只能有一个主Ability，HarmonyOS只会显示在config.json文件中遇到的第一个主Ability。

• 销毁：terminateAbility()

生命周期

Service Ability（只考一个小点）

开启&停止 生命周期