Low Power Listening 低功耗侦听
一、实验目的
- 学习低功耗侦听的机理
- 掌握 TinyOS 中 LowPowerListening 接口和组件的使用
- 理解 LPL 协议实现的方法
- 掌握 LPL 协议相关接口的使用
二、实验要求
- 节点之间通信并进行低功耗侦听；
- 节点上两个 LED 灯点亮和熄灭的状态变化，串口调试助手显示状态变化的信息。
三、实验设备
- 装有 VMware Ubuntu 虚拟机的宿主 PC 机一台；
- 下载器一个；
- 物联网实验综合箱一套（2 个节点）。
四、实验原理
通过研究发现，芯片在工作时期，最大的能耗在于射频上，射频收发时的能耗是不开射频模块时 的 4 倍左右。因此控制射频模块的使用可以极大的降低功耗。若节点需要发送数据，则发送时射频模 块必定是开的，所以发送时降低功耗是有限。而射频的功耗主要是损失在哪呢？射频的功耗主要浪费 在侦听上。众所周知，射频在接收和发送数据时都需要开着射频模块，而实际射频接收数据的时间很 短，大部分的时间仅是处于侦听状态，因此浪费了大量的能量。通过以上的分析，只要能够尽量的缩 短侦听的时间，则浪费的能量会大大减少，功耗必将大幅降低。为了降低功耗，使用了 LPL 机制，实 际上是一种间歇式侦听机制：节点会休眠一段时间，然后再起来侦听射频，若有数据发送给自己，则 接收完数据再休眠，否则直接又进入休眠状态，按此周期进行侦听。这样的一个周期，我们称之为一 个侦听周期。保持一定的休眠唤醒占空比，则可以大幅地减少能量浪费。
但是上述侦听机制对发送方有一定的要求，为了保证数据发送成功，则必须恰好在侦听节点唤醒 的过程中发送数据。怎样保证这一点呢？必须保证节点发送数据的时间大于侦听节点的一个侦听周 期。这种情况下，只要侦听节点正常工作，是肯定可以收到数据的。
Tt 为发送数据时间，Tra 为接收者唤醒时间，Trs 为接收者睡眠时间，Tr 为接收者侦听周期。
本 LPL 低功耗侦听实验是对 low-power-listening 的简单测试，每 32 秒进入一种不同的低功耗侦 听设置。
本 LPL 实验，节点每发送一个消息包就闪烁一下 LED0，每接收到一个消息包就翻转 LED1 的状 态。如果实验正确进行，你会发现两个节点 LED1 点亮和熄灭状态的翻转。
五、实验步骤
- 在 VScode 显示 opt/tinyos-2.x/apps/cc2530_app/目录下创建项目目录，并新建 makefile， TestLplAPPC.nc,TestLplC.nc。
- 修改节点的 Makefile 文件，将 CC2530RadioC 的路径信息添加到 Makefile 文件里：如下图所示：
3、编译程序 用终端进入 opt/tinyos-2.x/apps/cc2530_app/TestLpl 目录下，执行 make cc2530zn install 命令，直 接编译下载，如图所示：
六、实验现象
节点收发信息都进行一次闪烁；
串口输出：
七、思考、测试、回答
- 简述 nextLplState()函数六种模式基本含义。
答：
Mode 0：接收：完全打开；发送：每秒钟发送一次，以完全打开侦听器
Mode 1：接收：完全打开；发送：每隔100ms发送给低功耗侦听器。
Mode 2：接收：低功耗监听，间隔250ms；发送：每隔250ms发送给低功耗侦听器。
Mode 3：接收：低功耗监听，间隔250ms；发送：每秒钟发送一次，以完全打开侦听器。
Mode 4：接收：低功耗监听，间隔10ms；发送：每隔10ms发送给低功耗侦听器。
Mode 5：接收：低功耗监听，间隔2000ms；发送：每7秒，以2000ms的间隔发送给低功耗侦听器。
- 思考 if (!locked && ((counter & sendSkip) == sendSkip))代表含义？
答：消息是否一直没被接收到。
- 观察串口显示信息对比 0-32s，33-64s，65-96s，96-128s，128-160s，160-192s 之间的异同点？
答：如1，他们处于不同的mode，串口输出的receive个数也不同，有每秒输出一个（0-32s，33-64s），也有整个期间都未输出(96-128s)，也有只输出几个的（65-96s，128-190s）。
- 串口输出代替 LED 闪烁显示，例如输出一个 LED 提示
答：只需要在下面三处添加输出代码；
- 思考能否优化侦听机制，更低功耗更高效率的工作？
答：我认为根据发送时间间隔规律来测试出最优的接收时间间隔，在以这个时间间隔休眠。
八、实验总结
通过这次实验，我了解了LPL 协议实现，并通过观察不同模式下的测试，更加认清lpl协议的优劣，整个实验执行并不难，关键是代码有点难理解，缺少注释，这给实验带来了一些困扰。
