1、1GAINS 节点软件使用说明本节主要介绍了 GAINS 节点的预装程序、基本的编译和调度平台以及节点程序的烧录过程，用户可以很快了解无线传感器网络的实用及应用平台。一、预装程序介绍GAINS 节点附带提供了一个应用实例，可以组建一个小型的单跳监测网络。其中有一个节点为 sink 节点，负责从射频接收数据包并发往串口。其他节点为光强度数据采集节点，对光强度进行监测并将数据发往 sink 节点。步骤如下：依次打开所有节点的电源。确保节点之间能相互通信(视距不超过 300m)；1）各个数据采集节点每隔 1 秒黄灯闪烁，表示节点已经将采集的光强度数据数据包发送出去；当光强度较大时节点红灯亮，绿灯灭；
2、当光强度较小时节点红灯灭，绿灯亮。在强光环境下可以遮住传感器板上的光传感器，此时节点上的 LED 应该转为红灯灭绿灯亮；2）sink 节点没有从射频接收到数据包时只有红灯亮，从射频成功接收到数据包时黄灯闪烁，往串口发送成功一个数据包时绿灯闪烁；3）关闭 sink 节点，并用串口线将该节点连接到 PC 的串口；打开后台程序，打开 sink 节点电源；4）PC 上面的后台程序负责从串口读取数据包并进行解析、曲线绘制等。后台显示的节点拓朴显示如图 1 所示。Base Station 表示 sink 节点,5.6.7 表示光传感数据采集节点.红线表示两个节点之间有数据包传输.图 1 网络拓朴结构显示节
3、点传感数据显示如 图 2 所示。三个节点的传感数据曲线实时地在表格中绘制出来。图 2 实时传感数据曲线二、节点程序编译和调试采用 C 语言开发 GAINS 节点程序，采用 AVR-GCC 编译生成目标文件和最终的可执行文件(*.hex)，采用的集成开发环境为 WinAVR。WinAVR 为免费软件，安装程序可以到网上下载。用户利用 WinAVR 程序包，可以自动生成 make file，免去编写 make file 的烦恼。下面以一个小程序为例，就如何利用 WinAVR 编写源程序以及编译生成可执行文件等步骤进行简要说明。1. 安装 WinAVR 程序包2. 运行 Programmers No
4、tepad，建立一个名为 blink 的新工程，用于组织源代码文件，如下图所示：图 3 WinAVR工程建立3. 为工程加入源程序文件，并编写源程序，如下图所示：图 4 代码编辑和管理24. 运行 MFile 程序，生成 makefile，并加入到 blink 工程中。生成 makefile 时，选择 MCU 类型为 atmega128，输出文件格式选为 ihex。将 makefile 另存到 blink 工程所在的目录，并将 makefile 加入到工程中。 （菜单中还有些选项可以设置编译优化级别、调试文件格式等，可以生成*.cof 格式的调试文件，在 avrstudio 中进行调试）图 5
5、 Makefile的生成5. 在 makefile 中加入源文件名，用于编译生成目标文件和可执行文件。如下图所示：图 6 编译源程序6. 在 Programmers Notepad 中编译，选择 Tools 菜单中的 Make All 选项即可编译 blink 工程的所有源文件，如果没有编译错误，将在工程目录下生成 main.hex 文件，此文件为最终下载到 GAINS 节点的可执行文件。工程目录下生成的 main.cof 文件可以在 avrstudio 中进行调试，在 PC 机上测试程序功能的正确性。7. 运行 avrstudio，弹出如下 图 7 所示对话框，点右上方 open，选择 bl
6、ink 工程目录下的 main.cof 文件打开，弹出如下 图 8 所示对话框，调试平台选择 avr simulator可以在 PC 上进行软件仿真，选择 JTAG ICE 可以在节点上进行在线调试，关于 JTAG 和节点的连接请参考 2.3 节。对应的 Device 选择 Atmega128。具体关于调试工具的使用可以参看avrstudio 的帮助文档。图 7 打开调试文件 图 8 选择调试环境三、节点程序烧录GAINS （Global Actable Intelligent Networks）是一款由中科院计算所研究开发的具有自主知识产权的无线传感器网络节点，目前节点的 MCU 采用的是
7、ATMEL 公司的Atmega128 处理器，调试和下载平台为 AVR Studio4，用户可到 ATMEL 公司网站下载或者其他地方下载，推荐使用 4.07 版本（http:/ 。下面是假定用户已经生成了应用程序的可执行文件(*.hex)，将可执行文件下载到 Atmega128 的 Flash ROM 的详细步骤。建议用户在使用 JTAG 程序烧写器前参看 JTAG 使用说明书（本文附件） 。步骤1. 在启动 AVR Studio4.07 之前，将 JTAG 仿真器与 PC 机串口连接起来（在将 JTAG 数据电缆连接到目标板时，请确定信号线的方向正确） ；2. 将仿真器的数据电缆连接到目标
8、板的 JTAG 接口（目标板的 J5） ； 3. 在确认 PC 和 JTAG ICE 以及目标板正确连接后，按下列顺序依次接通电源的操作：打开目标板电源，即 SW1 拨至“ON”处，然后接通 JTAG 电源，JTAG 仿真器上的绿黄两灯同时亮表示连接成功，如果有任意一灯不亮，请重复上面步骤，直到连接成功；4. 注：除此以外的上电操作顺序可能导致 AVR Studio 和 JTAG ICE 之间的通信不正常；5. 在 PC 机上打开 AVR Studio 4，如下 图 9： 图 9图 1036. 点击“ToolsSTK500/AVRISP/JTAG ICE”，在下级菜单中选“STK500/AVR
9、ISP/JTAG ICE”，如 Error! Reference source not found.所示，即打开 STK500 对话框， （直接点击工具拦上的按钮也可以实现相同的操作） 。如 图 10 所示。在这里进行烧录前的选项设置。需要设置的项有：A） 在 Program 标签下Device 框内，在下拉列表中选取目标板上所用的 MCU 型号（这里选 Atmega 128） ；Programming Mode 框内，选中 ISP 和 Erase Device Before 两项；Flash 框内是用来进行烧写操作的，因为这里采用对片上 Flash 编程，所以只需要在本栏内打开要烧写的程序，
10、单击 Program，即开始程序的烧录；如果不需要预存任何用户数据，EEPROM 栏是不需要设置的；最下面是信息提示栏，当监控软件 AVR Studio 不能成功检测到目标节点时，说明连线有误，应该重复上面 1、2、3 步骤进行重新连接；图 11B）在 Fuses 标签下这里进行 MCU 熔丝位的设置，请按照 图 12 所示将第 3、4、5、11、13 以及倒数第六项选中，然后单击 Program 进行熔丝位激活；（程序烧录前应该完成本步骤） ；图 12 图 13C）Advanced 标签在这里可能用到的设置是 COM Port Settings 栏内的 Baud 设置，即波特率设置，建议用户根据不同的环境采用合适的波特率，以便烧写稳定；请参照 图 13。D）对于 LockBits、Board、Auto 项都不需要设置；6、当完成上面的设置后，请回到 Program 标签下，在 Flash 栏内选择要烧写的程序，单击 Program 即可；
