基于嵌入式的传感器网络智能控制端设计与实现
陈长辉
摘 要： 由于用户信息量庞大且多样，使得传统智能控制端嵌入式操作系统无法对其进行有效控制，能耗不稳且控制效率低。因此，构建能耗稳定且控制效率高的智能控制端嵌入式操作系统，该系统由传感器网络和终端组成。传感器网络由采集模块、微处理模块和智能通信模块组成。采集模块利用PT100传感器采集传感器网络节点信号，并经由AD7793模/数转换器将初始信号转换成电流信号和电压信号。微处理模块集中管理采集模块传输来的信号，并将管理后的信号传输到智能通信模块中进行多步处理，以获取电压和电流的最终信号。终端管理整个系统的工作流程，并通过处理电压和电流的最终信号，提供给用户多种控制指令。软件给出了终端控制信号采集工作的流程图，以及系统调用电压和电流最终信号的代码语言。实验结果表明，所设计系统拥有能耗稳定、控制效率高的特点。
关键词： 传感器网络； 智能控制端； AD7793； PT100传感器
中图分类号： TN711?34； TP277 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）08?0077?04
Design of intelligent control terminal of embedded sensor network
CHEN Changhui
（Guangzhou Panyu Polytechnic， Guangzhou 511483， China）
Abstract： Since the traditional intelligent control terminal embedded operating system can't control the huge and diverse information effectively， and its energy consumption is unstable and its control efficiency is low， an intelligent control terminal embedded operating system with stable energy consumption and high control efficiency was built. The system consists of sensor network and terminal. The sensor network is composed of acquisition module， microprocessor module and intelligent communication module. The acquisition module collects sensor network node signal by means of PT100 sensor， and converts the original signal into current signal and voltage signal by means of AD7793 AD converter. The microprocessor module performs a centralization management of the signals from the acquisition module， and transmits the signal to the intelligent communication module for multi?step processing to get the final voltage and current signals. The terminal controls working process of the whole system， provides users with a variety of control instructions by processing the final voltage and current signals. The flow chart of the terminal control signal acquisition and code language that the system calls voltage and current signals are given. The experimental results show that the designed system has the characteristics of stable energy consumption and high control efficiency.
Keywords： sensor network； intelligent control end； AD7793； PT100 sensor
0 引 言
随着网络通信的不断壮大，用户信息存储量越来越大，用户对信息的控制需求也日渐增长。嵌入式操作平台以其精简、快速和专业等优点，渐渐成为智能控制端的核心组成部分[1?3]。由于用户信息量庞大且多样，使得传统智能控制端嵌入式操作系统无法对其进行有效控制，能耗不稳且控制效率低。因此，构建出能耗稳定且控制效率高的智能控制端嵌入式操作系统，已成为国际科研组织的重点研究项目[4?6]。
以往研究的智能控制端嵌入式操作系统均存在一定的问题，如文献[7]提出芯片群智能控制端嵌入式操作系统，该系统在芯片群中写入各种控制指令，用户只需将蕴含控制指令的芯片群与待测设备相连，便可实现系统对待测设备的智能控制。但芯片群的存储信息量不高，导致整个系统的控制效率偏低。文献[8]提出中央处理器智能控制端嵌入式操作系统，该系统拥有处理效率高、兼容性强等优点，能够最大化地缩减系统能耗，但整个系统的实用性不高且操作复杂。文献[9]提出完全互联网化智能控制端嵌入式操作系统，该系统运行过程中的所有工作均在互联网上进行虚拟操作，其处理效率高、能耗小且更加智能，实现了系统对待测设备的完全智能控制。但该系统价格昂贵，普通用户无法承受。文献[10]提出单片机智能控制端嵌入式操作系统，该系统利用单片机管理各个模块间信号的互传，再经由嵌入式操作平台进行系统的智能控制。单片机的价格低，只能管理信息量不高的待测设备，故整个系统的应用性偏低。
为了解决以上问题，构建传感器网络智能控制端嵌入式操作系统。实验结果表明，本文系统拥有能耗稳定、控制效率高的特点。
1 传感器网络智能控制端嵌入式操作系统设计
1.1 系统总体设计
传感器网络智能控制端嵌入式操作系统由传感器网络和终端组成，传感器网络由采集模块、微处理模块和智能通信模块组成，如图1所示。
传感器网络智能控制端嵌入式操作系统利用传感器网络对待测设备的信号进行采集和管理，并以终端为控制核心，实现各模块间无线传感网络节点信息的传输和处理。终端采用嵌入式操作平台对整个系统实施控制操作。嵌入式操作平台拥有高精度和低成本等优点，能够实现系统资源的合理配置、指令的快速发送以及工作流程的准确控制。
1.2 采集模块设计
系统中的采集模块进行传感器网络节点信号的采集工作，并将采集到的信号转换成较为稳定的电流信号和电压信号。该模块由变送器、传感器和模/数转换器组成。由于采集模块的工作压力较大，能耗偏高，因此，传感器网络选用某公司生产的SV3300一体化涡流变送器，对采集模块中的信号进行实时降能处理。该变送器的频率响应范围是[5 Hz，5 kHz]，并拥有防射频和防电磁干扰的涂层，延长了变送器电路元件的使用寿命。SV3300一体化涡流变送器将采集模块的电源电压适当提升，缩减电路能耗损失，并只提供待测信号传输过程的电量。当传输通道空闲时，将电源供电开关关闭。
传感器能够将采集到的待测信号转换为国际标准传输信号。传感器网络智能控制端嵌入式操作系统选用某公司设计的PT100传感器，该传感器能够同时监测待测设备的温度值和湿度值，其对温、湿度的监测范围分别是[-200 ℃，200 ℃]和[0，100% RH]。若待测信号不止温度和湿度两种，则可额外添加特定功能的元件。
如需进行传感器网络节点中电压、电流以及接口传输等电力信号的采集，可在传感器网络智能控制端嵌入式操作系统中添加多功能传感器。多功能传感器拥有RS 485通信接口，能够将串行通信接口直接转变成Modbus?RTU接口，使用较为方便。且多功能传感器电路有内置的电源和通信串口，这两个额外的组件能够扩大传感器网络的控制范围，并使系统能够更好地下达智能控制指令。传感器将采集到的待测信号进行初步管理，并传输到模/数转换器。
模/数转换器选用某公司生产的AD7793模/数转换器，该模/数转换器的测量精度高、能量利用率大且转换速度快。图2是AD7793模/数转换器电路图。
图2 AD7793模/数转换器电路图
假设传感器网络智能控制端嵌入式操作系统无需进行传感器网络节点中电压、电流以及接口传输等电力信号的采集，则由图2可知，AD7793模/数转换器经由串行外设接口接收PT100传感器传输来的信号，并利用AD7793模/数转换器内置的电流发生装置和调节电阻对该信号进行处理，进而得到较为稳定的电流信号和电压信号，并将其传输到微处理模块。
1.3 微处理模块设计
传感器网络的微处理模块在传感器网络智能控制端嵌入式操作系统中扮演者“管理者”的角色，其核心是微处理器。微处理器能够对采集模块中传输来的信号进行集中管理，其主要工作内容是避免采集模块中电流信号和电压信号在传输中的能量丢失情况，进而保证传感器网络智能控制端嵌入式操作系统的控制效率。
传感器网络节点的能耗与微处理器的性能息息相关，为了尽可能地降低传感器网络智能控制端嵌入式操作系统的能耗，选用某公司设计的LPC2138嵌入式微处理器。LPC2138嵌入式微处理器的性能较为灵活，为用户提供了多种电源操作模式，且其价格亲民、稳定性良好，能够较好地满足用户使用需求。经由微处理模块处理后的电流信号和電压信号将传输到智能通信模块。
1.4 智能通信模块设计
传感器网络智能通信模块的核心元件是射频收发器，选用某公司设计的CC2420射频收发器。CC2420射频收发器的功能强大，制作工艺考究，且能耗非常低，其信号传输速率最大值为250 Kb/s，强有力地保障了传感器网络智能控制端嵌入式操作系统的控制效率。图3为CC2420射频收发器的电路图。
由图3可知，CC2420射频收发器的工作原理为：CC2420射频收发器接收到微处理模块传输来的电压信号和电流信号后，利用压控振荡器和皮尔斯振荡器对二者进行信号放大处理，组成射频信号，并对射频信号进行变频、过滤、模数转换、信号智能增益和信号缩小等处理，以获取电压和电流的最终信号。
传感器网络智能控制端嵌入式操作系统的终端可通过处理电压和电流的最终信号，提供给用户多种控制指令。
2 软件设计
传感器网络智能控制端嵌入式操作系统的终端管理着整个系统的工作流程，采集模块根据终端上的软件发出的指令进行传感器网络节点信号的采集工作。
传感器网络智能控制端嵌入式操作系统的传感器网络节点主要有：PT100传感器节点、SV3300一体化涡流变送器节点以及CC2420射频收发器节点，系统从以上节点能够采集到温度、湿度、压力以及频率等参数。图4是终端控制信号采集工作流程图。
由图4可知，在采集模块进行传感器节点信号采集工作的同时，传感器网络智能控制端嵌入式操作系统中各模块电路的计时器也开始工作。计时器所测量到的数据会被纳入到采集信号当中一起进行信号的处理工作，并将其传输到终端。若终端收到已处理过的信号，则对该信号进行控制和分析。终端对信号的控制和分析过程，一部分是经由管控传感器网络实现的，另一部分则是由用户人为管控；若终端没有收到信号或收到的信号并未经过处理，则该信号会被传回传感器网络，重新进行处理。
当系统无需进行传感器节点信号的采集工作时，采集模块处于休眠状态，此过程不消耗能量。为了维持传感器网络智能控制端嵌入式操作系统的不间断工作，软件为休眠中的采集模块配备了“叫醒”功能。当采集模块处于休眠状态，若此时传感器网络的节点信号有更新，“叫醒”功能会自动将采集模块调节至正常工作状态。
软件基于嵌入式操作系统的运行特点，给出了传感器网络智能控制端嵌入式操作系统调用电压和电流最终信号的代码语言如下：
vositeinitR_TRX（Element8_B_AssessSITE，Equipment_
ABST_Rank_R_TRXC_Return_s t）
{
Equipment_ABST_Rank_R_TRX_dfg_wsn.；
R_TRXDeploy.deploy.ured= TRUE；
R_TRXDeploy.BAssess= BAssessSITE；
R_TRXDeploy.regulate_ = FALSE；
R_TRXDeploy.regulate_TXINThold =48；
R_TRXDeploy.na.maxTMDDimension= RECEIVE_TMD_
LENGTH；
R_TRXDeploy.sa.maxTMDDimension= 128；
R_TRXDeploy.siteleOvertime= 6；
R_TRXDeploy.intEnable= TRUE；
R_TRXDeploy.callReturnFunction= t；
Equipment_ABST_Rank_R_TRXUnfol（EQUIPMENT_ABST_
RANK_R_TRX_PORT_0，&R _TRXDeploy.）；}
vositeR_TRX_ReceiveCB（Element8_port，Element8_event ）
{
Element4 pTMD[RECEIVE_TMD_LENGTH]；
Element8_length；
if（event！=EQUIPMENT_ABST_RANK__R _TRX_TX_EMPTY ）
Element16destination=（（Element16）pTMD[1]） or（（Element16）pTMD[3]<<8））；
Element8_orderSite = pTMD[3]；
z_DeliverySignalStandard（destination，orderSite，1，pTMD，0，AF_MSG_ACK_DEMAND， 0 ）；
} } }
3 实 验
为了验证本文设计的传感器网络智能控制端嵌入式操作系统拥有能耗稳定、控制效率高的特点，进行对比试验。实验利用单片机智能控制端嵌入式操作系统与本文系统，在相同条件下，对相同的实验设备进行了系统能耗实验与控制实验。
3.1 能耗测试
由于待测设备在不同环境下所产生的信息存在差异性，因此，实验分别在温度为10 ℃和25 ℃的条件下，保持其他环境因素不变，利用单片机智能控制端嵌入式操作系统与本文系统进行同一设备的信息采集工作，并分别记录下两系统的实时能耗值。实验结果如图5和图6所示。
由图5、图6可知，单片机智能控制端嵌入式操作系统在温度为25 ℃的条件下的实时能耗信息与采集时间呈正相关性，且增长幅度在国家标准范围内，系统的平均能耗为35 kW/min；在温度为10 ℃的条件下，系统的实时能耗在采集45 min之后开始大幅度增加，此时系统处于非正常工作状态，平均能耗较高，且超出国家标准范围。在温度为25 ℃和10 ℃的条件下，本文系统的实时能耗变动不大，且其平均值均低于单片机智能控制端嵌入式操作系统平均实时能耗值。实验结果表明，本文系统拥有能耗稳定的特点。
3.2 控制效率测试
实验在相同条件下，同时改变实验设备与单片机智能控制端嵌入式操作系统和本文系统的测量节点距离，并分别记录下两系统的控制效率。图7和图8分别是单片机智能控制端嵌入式操作系统和本文系统的控制效率曲线。
由图7、图8可知，单片机智能控制端嵌入式操作系统的控制效率同实验设备与测量节点的距离息息相关，实验设备与测量节点距离越近，系统的控制效率就越高，其控制效率的平均值为62.5%；而本文系统控制效率的平均值为82.2%，且控制效率曲线较为平稳。实验结果表明，本文系统拥有控制效率高的特点。
4 结 論
本文构建了能耗稳定且控制效率高的智能控制端嵌入式操作系统，该系统由传感器网络和终端组成。传感器网络由采集模块、微处理模块和智能通信模块组成。采集模块利用PT100传感器采集传感器网络节点信号，并经由AD7793模/数转换器将初始信号转换成电流信号和电压信号。微处理模块集中管理采集模块传输来的信号，并将管理后的信号传输到智能通信模块中进行多步处理，以获取电压和电流的最终信号。终端管理整个系统的工作流程，并通过处理电压和电流的最终信号，提供给用户多种控制指令。软件给出了终端控制信号采集工作的流程图，以及系统调用电压和电流最终信号的代码语言。实验结果表明，所设计系统拥有能耗稳定、控制效率高的特点。
参考文献
[1] 石文铎，陈俊英，包天悦，等.事件驱动的无线传感器网络嵌入式操作系统研究[J].计算机测量与控制，2015，23（1）：320?323.
[2] 陆伟，张龙妹.嵌入式操作系统混合任务调度技术与策略研究[J].计算机工程与应用，2015，51（15）：6?11.
[3] 陈丽蓉，李允，罗蕾.嵌入式操作系统的形式化验证研究[J].计算机科学，2015，42（8）：203?214.
[4] 卢有亮.嵌入式操作系统课程MOOC实践[J].实验技术与管理，2014，31（4）：200?202.
[5] 徐明迪，张帆.可信计算技术在嵌入式操作系统中的应用[J].武汉大学学报（理学版），2014，60（3）：237?241.
[6] 张可迪，舒绍娴，董威.一种嵌入式操作系统运行时验证方法[J].计算机工程与科学，2014，36（5）：900?905.
[7] 乔木，王迤冉，唐浩.基于嵌入式操作系统的ADSL网关的研究与设计[J].周口师范学院学报，2014，31（2）：132?134.
[8] ROWE R K，张爱华.第6篇：基于嵌入式操作系统的物联网安全[J].单片机与嵌入式系统应用，2015，15（1）：75?77.
[9] 杨利.在μC/OS?Ⅱ嵌入式操作系统平台上实现exfat文件系统[J].科技资讯，2015，13（5）：11.
[10] 孙长伟，王艳春，黄迎辉，等.基于无线传感网络的环境监测系统[J].湖南城市学院学报（自然科学版），2015，24（4）：64?65.
摘 要： 由于用户信息量庞大且多样，使得传统智能控制端嵌入式操作系统无法对其进行有效控制，能耗不稳且控制效率低。因此，构建能耗稳定且控制效率高的智能控制端嵌入式操作系统，该系统由传感器网络和终端组成。传感器网络由采集模块、微处理模块和智能通信模块组成。采集模块利用PT100传感器采集传感器网络节点信号，并经由AD7793模/数转换器将初始信号转换成电流信号和电压信号。微处理模块集中管理采集模块传输来的信号，并将管理后的信号传输到智能通信模块中进行多步处理，以获取电压和电流的最终信号。终端管理整个系统的工作流程，并通过处理电压和电流的最终信号，提供给用户多种控制指令。软件给出了终端控制信号采集工作的流程图，以及系统调用电压和电流最终信号的代码语言。实验结果表明，所设计系统拥有能耗稳定、控制效率高的特点。
关键词： 传感器网络； 智能控制端； AD7793； PT100传感器
中图分类号： TN711?34； TP277 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）08?0077?04
Design of intelligent control terminal of embedded sensor network
CHEN Changhui
（Guangzhou Panyu Polytechnic， Guangzhou 511483， China）
Abstract： Since the traditional intelligent control terminal embedded operating system can't control the huge and diverse information effectively， and its energy consumption is unstable and its control efficiency is low， an intelligent control terminal embedded operating system with stable energy consumption and high control efficiency was built. The system consists of sensor network and terminal. The sensor network is composed of acquisition module， microprocessor module and intelligent communication module. The acquisition module collects sensor network node signal by means of PT100 sensor， and converts the original signal into current signal and voltage signal by means of AD7793 AD converter. The microprocessor module performs a centralization management of the signals from the acquisition module， and transmits the signal to the intelligent communication module for multi?step processing to get the final voltage and current signals. The terminal controls working process of the whole system， provides users with a variety of control instructions by processing the final voltage and current signals. The flow chart of the terminal control signal acquisition and code language that the system calls voltage and current signals are given. The experimental results show that the designed system has the characteristics of stable energy consumption and high control efficiency.
Keywords： sensor network； intelligent control end； AD7793； PT100 sensor
0 引 言
随着网络通信的不断壮大，用户信息存储量越来越大，用户对信息的控制需求也日渐增长。嵌入式操作平台以其精简、快速和专业等优点，渐渐成为智能控制端的核心组成部分[1?3]。由于用户信息量庞大且多样，使得传统智能控制端嵌入式操作系统无法对其进行有效控制，能耗不稳且控制效率低。因此，构建出能耗稳定且控制效率高的智能控制端嵌入式操作系统，已成为国际科研组织的重点研究项目[4?6]。
以往研究的智能控制端嵌入式操作系统均存在一定的问题，如文献[7]提出芯片群智能控制端嵌入式操作系统，该系统在芯片群中写入各种控制指令，用户只需将蕴含控制指令的芯片群与待测设备相连，便可实现系统对待测设备的智能控制。但芯片群的存储信息量不高，导致整个系统的控制效率偏低。文献[8]提出中央处理器智能控制端嵌入式操作系统，该系统拥有处理效率高、兼容性强等优点，能够最大化地缩减系统能耗，但整个系统的实用性不高且操作复杂。文献[9]提出完全互联网化智能控制端嵌入式操作系统，该系统运行过程中的所有工作均在互联网上进行虚拟操作，其处理效率高、能耗小且更加智能，实现了系统对待测设备的完全智能控制。但该系统价格昂贵，普通用户无法承受。文献[10]提出单片机智能控制端嵌入式操作系统，该系统利用单片机管理各个模块间信号的互传，再经由嵌入式操作平台进行系统的智能控制。单片机的价格低，只能管理信息量不高的待测设备，故整个系统的应用性偏低。
为了解决以上问题，构建传感器网络智能控制端嵌入式操作系统。实验结果表明，本文系统拥有能耗稳定、控制效率高的特点。
1 传感器网络智能控制端嵌入式操作系统设计
1.1 系统总体设计
传感器网络智能控制端嵌入式操作系统由传感器网络和终端组成，传感器网络由采集模块、微处理模块和智能通信模块组成，如图1所示。
传感器网络智能控制端嵌入式操作系统利用传感器网络对待测设备的信号进行采集和管理，并以终端为控制核心，实现各模块间无线传感网络节点信息的传输和处理。终端采用嵌入式操作平台对整个系统实施控制操作。嵌入式操作平台拥有高精度和低成本等优点，能够实现系统资源的合理配置、指令的快速发送以及工作流程的准确控制。
1.2 采集模块设计
系统中的采集模块进行传感器网络节点信号的采集工作，并将采集到的信号转换成较为稳定的电流信号和电压信号。该模块由变送器、传感器和模/数转换器组成。由于采集模块的工作压力较大，能耗偏高，因此，传感器网络选用某公司生产的SV3300一体化涡流变送器，对采集模块中的信号进行实时降能处理。该变送器的频率响应范围是[5 Hz，5 kHz]，并拥有防射频和防电磁干扰的涂层，延长了变送器电路元件的使用寿命。SV3300一体化涡流变送器将采集模块的电源电压适当提升，缩减电路能耗损失，并只提供待测信号传输过程的电量。当传输通道空闲时，将电源供电开关关闭。
传感器能够将采集到的待测信号转换为国际标准传输信号。传感器网络智能控制端嵌入式操作系统选用某公司设计的PT100传感器，该传感器能够同时监测待测设备的温度值和湿度值，其对温、湿度的监测范围分别是[-200 ℃，200 ℃]和[0，100% RH]。若待测信号不止温度和湿度两种，则可额外添加特定功能的元件。
如需进行传感器网络节点中电压、电流以及接口传输等电力信号的采集，可在传感器网络智能控制端嵌入式操作系统中添加多功能传感器。多功能传感器拥有RS 485通信接口，能够将串行通信接口直接转变成Modbus?RTU接口，使用较为方便。且多功能传感器电路有内置的电源和通信串口，这两个额外的组件能够扩大传感器网络的控制范围，并使系统能够更好地下达智能控制指令。传感器将采集到的待测信号进行初步管理，并传输到模/数转换器。
模/数转换器选用某公司生产的AD7793模/数转换器，该模/数转换器的测量精度高、能量利用率大且转换速度快。图2是AD7793模/数转换器电路图。
图2 AD7793模/数转换器电路图
假设传感器网络智能控制端嵌入式操作系统无需进行传感器网络节点中电压、电流以及接口传输等电力信号的采集，则由图2可知，AD7793模/数转换器经由串行外设接口接收PT100传感器传输来的信号，并利用AD7793模/数转换器内置的电流发生装置和调节电阻对该信号进行处理，进而得到较为稳定的电流信号和电压信号，并将其传输到微处理模块。
1.3 微处理模块设计
传感器网络的微处理模块在传感器网络智能控制端嵌入式操作系统中扮演者“管理者”的角色，其核心是微处理器。微处理器能够对采集模块中传输来的信号进行集中管理，其主要工作内容是避免采集模块中电流信号和电压信号在传输中的能量丢失情况，进而保证传感器网络智能控制端嵌入式操作系统的控制效率。
传感器网络节点的能耗与微处理器的性能息息相关，为了尽可能地降低传感器网络智能控制端嵌入式操作系统的能耗，选用某公司设计的LPC2138嵌入式微处理器。LPC2138嵌入式微处理器的性能较为灵活，为用户提供了多种电源操作模式，且其价格亲民、稳定性良好，能够较好地满足用户使用需求。经由微处理模块处理后的电流信号和電压信号将传输到智能通信模块。
1.4 智能通信模块设计
传感器网络智能通信模块的核心元件是射频收发器，选用某公司设计的CC2420射频收发器。CC2420射频收发器的功能强大，制作工艺考究，且能耗非常低，其信号传输速率最大值为250 Kb/s，强有力地保障了传感器网络智能控制端嵌入式操作系统的控制效率。图3为CC2420射频收发器的电路图。
由图3可知，CC2420射频收发器的工作原理为：CC2420射频收发器接收到微处理模块传输来的电压信号和电流信号后，利用压控振荡器和皮尔斯振荡器对二者进行信号放大处理，组成射频信号，并对射频信号进行变频、过滤、模数转换、信号智能增益和信号缩小等处理，以获取电压和电流的最终信号。
传感器网络智能控制端嵌入式操作系统的终端可通过处理电压和电流的最终信号，提供给用户多种控制指令。
2 软件设计
传感器网络智能控制端嵌入式操作系统的终端管理着整个系统的工作流程，采集模块根据终端上的软件发出的指令进行传感器网络节点信号的采集工作。
传感器网络智能控制端嵌入式操作系统的传感器网络节点主要有：PT100传感器节点、SV3300一体化涡流变送器节点以及CC2420射频收发器节点，系统从以上节点能够采集到温度、湿度、压力以及频率等参数。图4是终端控制信号采集工作流程图。
由图4可知，在采集模块进行传感器节点信号采集工作的同时，传感器网络智能控制端嵌入式操作系统中各模块电路的计时器也开始工作。计时器所测量到的数据会被纳入到采集信号当中一起进行信号的处理工作，并将其传输到终端。若终端收到已处理过的信号，则对该信号进行控制和分析。终端对信号的控制和分析过程，一部分是经由管控传感器网络实现的，另一部分则是由用户人为管控；若终端没有收到信号或收到的信号并未经过处理，则该信号会被传回传感器网络，重新进行处理。
当系统无需进行传感器节点信号的采集工作时，采集模块处于休眠状态，此过程不消耗能量。为了维持传感器网络智能控制端嵌入式操作系统的不间断工作，软件为休眠中的采集模块配备了“叫醒”功能。当采集模块处于休眠状态，若此时传感器网络的节点信号有更新，“叫醒”功能会自动将采集模块调节至正常工作状态。
软件基于嵌入式操作系统的运行特点，给出了传感器网络智能控制端嵌入式操作系统调用电压和电流最终信号的代码语言如下：
vositeinitR_TRX（Element8_B_AssessSITE，Equipment_
ABST_Rank_R_TRXC_Return_s t）
{
Equipment_ABST_Rank_R_TRX_dfg_wsn.；
R_TRXDeploy.deploy.ured= TRUE；
R_TRXDeploy.BAssess= BAssessSITE；
R_TRXDeploy.regulate_ = FALSE；
R_TRXDeploy.regulate_TXINThold =48；
R_TRXDeploy.na.maxTMDDimension= RECEIVE_TMD_
LENGTH；
R_TRXDeploy.sa.maxTMDDimension= 128；
R_TRXDeploy.siteleOvertime= 6；
R_TRXDeploy.intEnable= TRUE；
R_TRXDeploy.callReturnFunction= t；
Equipment_ABST_Rank_R_TRXUnfol（EQUIPMENT_ABST_
RANK_R_TRX_PORT_0，&R _TRXDeploy.）；}
vositeR_TRX_ReceiveCB（Element8_port，Element8_event ）
{
Element4 pTMD[RECEIVE_TMD_LENGTH]；
Element8_length；
if（event！=EQUIPMENT_ABST_RANK__R _TRX_TX_EMPTY ）
Element16destination=（（Element16）pTMD[1]） or（（Element16）pTMD[3]<<8））；
Element8_orderSite = pTMD[3]；
z_DeliverySignalStandard（destination，orderSite，1，pTMD，0，AF_MSG_ACK_DEMAND， 0 ）；
} } }
3 实 验
为了验证本文设计的传感器网络智能控制端嵌入式操作系统拥有能耗稳定、控制效率高的特点，进行对比试验。实验利用单片机智能控制端嵌入式操作系统与本文系统，在相同条件下，对相同的实验设备进行了系统能耗实验与控制实验。
3.1 能耗测试
由于待测设备在不同环境下所产生的信息存在差异性，因此，实验分别在温度为10 ℃和25 ℃的条件下，保持其他环境因素不变，利用单片机智能控制端嵌入式操作系统与本文系统进行同一设备的信息采集工作，并分别记录下两系统的实时能耗值。实验结果如图5和图6所示。
由图5、图6可知，单片机智能控制端嵌入式操作系统在温度为25 ℃的条件下的实时能耗信息与采集时间呈正相关性，且增长幅度在国家标准范围内，系统的平均能耗为35 kW/min；在温度为10 ℃的条件下，系统的实时能耗在采集45 min之后开始大幅度增加，此时系统处于非正常工作状态，平均能耗较高，且超出国家标准范围。在温度为25 ℃和10 ℃的条件下，本文系统的实时能耗变动不大，且其平均值均低于单片机智能控制端嵌入式操作系统平均实时能耗值。实验结果表明，本文系统拥有能耗稳定的特点。
3.2 控制效率测试
实验在相同条件下，同时改变实验设备与单片机智能控制端嵌入式操作系统和本文系统的测量节点距离，并分别记录下两系统的控制效率。图7和图8分别是单片机智能控制端嵌入式操作系统和本文系统的控制效率曲线。
由图7、图8可知，单片机智能控制端嵌入式操作系统的控制效率同实验设备与测量节点的距离息息相关，实验设备与测量节点距离越近，系统的控制效率就越高，其控制效率的平均值为62.5%；而本文系统控制效率的平均值为82.2%，且控制效率曲线较为平稳。实验结果表明，本文系统拥有控制效率高的特点。
4 结 論
本文构建了能耗稳定且控制效率高的智能控制端嵌入式操作系统，该系统由传感器网络和终端组成。传感器网络由采集模块、微处理模块和智能通信模块组成。采集模块利用PT100传感器采集传感器网络节点信号，并经由AD7793模/数转换器将初始信号转换成电流信号和电压信号。微处理模块集中管理采集模块传输来的信号，并将管理后的信号传输到智能通信模块中进行多步处理，以获取电压和电流的最终信号。终端管理整个系统的工作流程，并通过处理电压和电流的最终信号，提供给用户多种控制指令。软件给出了终端控制信号采集工作的流程图，以及系统调用电压和电流最终信号的代码语言。实验结果表明，所设计系统拥有能耗稳定、控制效率高的特点。
参考文献
[1] 石文铎，陈俊英，包天悦，等.事件驱动的无线传感器网络嵌入式操作系统研究[J].计算机测量与控制，2015，23（1）：320?323.
[2] 陆伟，张龙妹.嵌入式操作系统混合任务调度技术与策略研究[J].计算机工程与应用，2015，51（15）：6?11.
[3] 陈丽蓉，李允，罗蕾.嵌入式操作系统的形式化验证研究[J].计算机科学，2015，42（8）：203?214.
[4] 卢有亮.嵌入式操作系统课程MOOC实践[J].实验技术与管理，2014，31（4）：200?202.
[5] 徐明迪，张帆.可信计算技术在嵌入式操作系统中的应用[J].武汉大学学报（理学版），2014，60（3）：237?241.
[6] 张可迪，舒绍娴，董威.一种嵌入式操作系统运行时验证方法[J].计算机工程与科学，2014，36（5）：900?905.
[7] 乔木，王迤冉，唐浩.基于嵌入式操作系统的ADSL网关的研究与设计[J].周口师范学院学报，2014，31（2）：132?134.
[8] ROWE R K，张爱华.第6篇：基于嵌入式操作系统的物联网安全[J].单片机与嵌入式系统应用，2015，15（1）：75?77.
[9] 杨利.在μC/OS?Ⅱ嵌入式操作系统平台上实现exfat文件系统[J].科技资讯，2015，13（5）：11.
[10] 孙长伟，王艳春，黄迎辉，等.基于无线传感网络的环境监测系统[J].湖南城市学院学报（自然科学版），2015，24（4）：64?65.
