Chapter 2

영어 원문을 한글로 해석하여 정리한 글이므로 정확하지 않은 정보를 포함할 수 있음

 

 목차 

1.   Contiki-NG 프로그래밍 모델

2.   Contiki-NG 기본 구문

3.   Protothreads 검토

4.    Contiki-NG 라이브러리 확장

5.    Contiki-NG 코딩 규칙

6.    Contiki-NG 애플리케이션 구축

 

 

 

1. Contiki-NG 프로그래밍 모델 

Contiki-NG 프로그래밍

Contiki-NG는 구성요소 중심의 C 프로그램이 언어를 사용한다

대부분의 WSN mote는 절전모드에서 작동하며 실행할 작업이 있다면 프로그램은 하드웨어 인터럽트를 통해 작업을 수행한다
이후 작업이 완료되면 Contiki-NG프로그램은 절전모드로 돌아간다

 

 

Contiki-NG는 Protothread를 적용하고 위의 접근방식을 사용하여 Contiki-NG 응용 프로그램을 개발할 수 있다

1. 프로젝트 생성

2. C 프로그램을 만들고 Contiki-NG 프로그램 개발을 위한 protothreads 접근 방식을 적용

3. 프로그램 작성이 끝나면 컴파일하여 WSN mote에 업로드

 

 

Contiki-NG 프로그램 구조와 폴더 정보

 

Contiki-NG 프로그램 구조

 

Contiki-NG 폴더 정보 영문, 한글

 

 

 

2. Contiki-NG 기본 구문 

일반적으로 Contiki-NG는 C 프로그래밍 언어를 채택한다

 

 

프로젝트 생성

Contiki-NG 프로그램은 프로그램을 구축하기 위한 프로젝트 템플릿을 제공하지 않는다

새 프로젝트를 만들려면 새 폴더와 Makefile 파일을 만드는 것부터 시작한다

 

Contiki-NG 폴더에 vscode라는 폴더를 만들고 기초적인 프로그래밍 언어를 작성 후 저장해 보았다

 

 

 

 3. Protothreads 검토 

Protothread는 소형 임베디드 시스템 또는 WSN 노드와 같이 메모리가 제한된 시스템용으로 설계된 경량 스레드이다

 

Contiki-NG Protothreads 구현 폴더 위치

 

Contiki-NG Protothreads 구현 내용

 

PT_INIT(pt)
//  함수를 초기화 하기 위해 사용된다

PT_THREAD(name_args)
//  Protothread를 선언하는데 사용되는 매크로이다

PT_BEGIN(pt)
//  a의 시작점을 선언하는데 사용된다

PT_END(pt)
//  Protothread를 종료하는데 사용된다

PT_WAIT_UNTIL(pt,  condition)
//  지정된 조건이 참일 때 까지 Protothread를 차단하는데 사용된다

PT_WAIT_WHILE(pt,  cond)
//  차단에 사용되며 조건이 참일 때까지 기다린다

PT_WAIT_THREAD(pt,  thread)
//  자식 Protothread
//  현재 Protothread는 하위 Protothread가 완료될 때까지 차단된다

PT_SPAWN(pt,  child,  thread)
//  하위 Protothread를 생성하고 종료될 때까지 대기하는 데 사용된다

PT_RESTART(pt)
//  Protothread는 PT_BEGIN() 호출 위치에서 실행을 다시 시작한다

PT_EXIT(pt)
//  Protothread를 종료하는데 사용된다

PT_SCHEDULE(f)
//  Protothread를 예약하는데 사용된다
//  함수의 반환 값은 Protothread가 프로토스레드가 실행 중이면 
//  0이 아닌 값을 가지며, 프로토스레드가 종료되었을 경우 0을 반환한다

PT_YIELD(pt)
//  현재 Protothread에 생성된다

PT_YIELD_UNTIL(pt,  cond)
//  조건이 발생할 때까지 Protothread에서 양보한다

 

 

 

 4. Contiki-NG 라이브러리 확장 

Contiki-NG OS는 경우에 따라 확장할 수 있는 여러 라이브러리와 앱으로 구성된다

Contiki-NG OS 기능을 확장하려면 C 프로그램을 빌드하는 동안 사용된 것과 동일한 접근 방식을 따를 수 있다

 

contiki-ng 하위폴더에 demo-counter 라는 폴더를 생성한다

 

생성한 폴더 아래에  Makefile, demo-counter.c, mycounter.c, mycounter.h 를 생성한 뒤 native 파일을 생성한다

 

// mycounter.h 

#ifndef MYCOUNTER_H
#define MYCOUNTER_H

int next_round(int temp);

#endif

// mycounter.c

#include "mycounter.h"

int next_round(int temp)
{
    if (temp > 59)
    {
        temp = 1;
    }
    else
    {
        temp++;
    }
    return temp;
}

// demo-counter.c

#include "contiki.h"
#include "sys/etimer.h"
#include "mycounter.h"
#include <stdio.h>

PROCESS(mycounter_process, "My Counter Process");
AUTOSTART_PROCESSES(&mycounter_process);

static struct etimer et;
static int count = 0;

PROCESS_THREAD(mycounter_process, ev, data)
{
    PROCESS_BEGIN();

    while(1)
    {
        etimer_set(&et, CLOCK_SECOND*2);
        PROCESS_WAIT_EVENT_UNTIL(etimer_expired(&et));

        count = next_round(count);
        printf("Count Value : %d\n", count);
    }

    PROCESS_END();
}

// Makefile
// CONTIKI 의 경로는 사용자 마다 다름

CONTIKI_PROJECT = demo-counter
all: $(CONTIKI_PROJECT)

PROJECT_SOURCEFILES += mycounter.c

CONTIKI = ../
include $(CONTIKI)/Makefile.include

 

생성된 native 파일을 실행한다

 

60이 넘어가면 1로 초기화된다

 

 

 

 5. Contiki-NG 코딩 규칙 

3명 이상의 개발자와 프로그램을 개발한다고 했을 때, 개발자 마다 프로그래밍 스타일과 방법이 있다

코드가 하나로 합쳐지는 경우 작성 스타일이 일치하지 않으면 문제가 발생하지만 작성 스타일이 동일할 경우 이 문제는 해결된다

Contiki 의 규칙은 아래에서 확인할 수 있다
https://github.com/contiki-os/contiki/blob/master/doc/code-style.c

 

 

 

 6. Contiki-NG 애플리케이션 구축 

virtual-sensor 라는 Contiki-NG 애플리케이션을 개발해 본다

온도 및 습도 판독에 사용될 센서용 일반 라이브러리를 사용하고 read_temperature()라는 두 함수를 노출하는 헤더 파일에 가상 센서를 생성할 것이다

가상 센서를 위한 간단한 라이브러리

 

counter와 다른 위치에 폴더를 생성하고 마찬가지로 4개의 파일을 작성한다

 

작성완료 후 컴파일한 뒤 실행해 준다

 

실행결과 위 사진처럼 온도와 습도가 나오는 것을 확인할 수 있다

 

counter와 다른 위치에 폴더를 생성하였으므로 CONTIKI의 경로도 변경되었다

 

// mysensor.h

#ifndef MYSENSOR_H
#define MYSENSOR_H

struct Sensor 
{
    char name[15];
    float value;
};

struct Sensor read_temperature();
struct Sensor read_humidity();

#endif

// mysensor.c

#include "mysensor.h"
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

float random_value(float min, float max)
{
    float scale = rand() / (float) RAND_MAX;
 return min + scale * (max - min);
}

struct Sensor read_temperature()
{
    struct Sensor temp;
    strncpy(temp.name, "Temperature", 15);
    temp.value = random_value(0, 35);
    return temp;
}

struct Sensor read_humidity()
{
    struct Sensor humdidty;
    strncpy(humdidty.name, "Humidity", 15);
    humdidty.value = random_value(40, 80);
    return humdidty;
}

// demo-sensor.c

#include "contiki.h"
#include "sys/etimer.h"
#include "mysensor.h"
#include <stdio.h>

PROCESS(sensor_process, "Sensor process");
AUTOSTART_PROCESSES(&sensor_process);
static struct etimer timer;

PROCESS_THREAD(sensor_process, ev, data)
{
    PROCESS_BEGIN();
    printf("Demo Virtual Sensor\n");

    while(1) 
    {
    etimer_set(&timer, 3 * CLOCK_SECOND);
    PROCESS_WAIT_EVENT_UNTIL(etimer_expired(&timer));
    struct Sensor temp = read_temperature();
    printf("%s: %.2f\n", temp.name, temp.value);

    struct Sensor hum = read_humidity();
    printf("%s: %.2f\n", hum.name, hum.value);

    printf("------------\n");
    }

    PROCESS_END();
}

// Makefile

CONTIKI_PROJECT = demo-sensor
all: $(CONTIKI_PROJECT)

PROJECT_SOURCEFILES += mysensor.c

CONTIKI = ../../
include $(CONTIKI)/Makefile.include