TinyOS + MICAz を使う TinyDB編

センサノードを使った遊び（実験）について忘れないようにメモします．
TinyDB編では，用語・使い方の説明．また，JAVAを使って簡単なアプリケーションも作ってみます．

TinyDBとは

TinyDB: A Declarative Database for Sensor Networks

TinyDBは，同じくカリフォルニア大学バークレイ校が開発する「Mote」チップ向けの問い合わせの仕組み。Moteは，木構造のネットワークをアドホックに形成する仕組みを備える。TinyDBは，木構造のネットワークの特性を生かしてデータを集める。例えば，温度（Temp）を10で割った値でグループ分けをし，それぞれについて照度（Light）の値の平均（AVG）を取るというクエリーを発行している。クエリーは，親から子へ，さらにその子へとすべてのノードに送られる。クエリーに合わせて，末端の子ノードは親ノードに自分の情報を報告する。親ノードはそれを集約し，さらに自分の親ノードへと報告する。
http://itpro.nikkeibp.co.jp/a/it/manabu/ma0621/ma_32.shtml

moteを利用する際にmote上のセンサからデータを収集し、シリアル経由でPCに渡し、それをIP経由で計算機を介して使える用にするもの。
(中略)
SQLライクなクエリであるTinySQLを発行することで、モートに取り付けたセンサから情報を収集する、擬似データベース。
センサから出力される情報の頻度などを事前に指定できる。また、通信経路などは自動的に考慮し、消費電力も効率良く行ってくれるらしい。
http://www.ht.sfc.keio.ac.jp/~nandu/pukiwiki/pukiwiki.php?%5B%5BTinyDB%5D%5D

環境

• CygwinとTinyOSとJAVAが既にインストールされて設定も完了している環境（実験室）．
• RS-232Cポートに接続したシリアルケーブル（COM1）にMICAzを接続できるようになっている．つまりmib510などの機器がCOM1に付いている．
• ３つ以上のセンサノード（MICAz）を用意する．一つはmib510に取り付け，Base（ノード番号0）として利用します．残りの二つにはセンサ基盤を取り付けて，周辺の環境をセンシングしてもらいます．

（下記はhttp://www.tinyos.net/tinyos-1.x/doc/tutorial/tinydb.htmlを参考にしています．）

TinyDBをMICAzにインストールする

cd tinyos-1.x/apps/TinyDBApp

に移動して，

make micaz

とコンパイルして，これを，すべてのノードにインストールしていきます．基地局（ノードID:0）にもインストールします．

make micaz reinstall,<nodeid> mib510,COM1

クリエを発行してみる

まずCLASSPATHを作ります．（これは起動時に毎回やってください）

export CLASSPATH=`path/opt/tinyos/tools/java/javapath`

ここでのpathはルートディレクトリからの絶対パスを指定します．

cd /tinyos-1.x/tools/java/net/tinyos/tinydb/
make

に移動して，コンパイルします．コンパイルにはかなり時間がかかります．続いて

cd ../../..
java net.tinyos.tinydb.TinyDBMain

/tinyos-1.x/tools/java/まで上って，上記のコマンドを実行してください．そうするとTinyDB GUIが表示されます．

以下の図に示しているような形に設定してゆきます．


以上の形に設定できたら，”Send Query”をクリックします．すると・・・

こんな形の結果が返ってきます．

JAVAでTinyDBにクエリを発行してみる

tools/java/net/tinyos/tinydb/DemoApp.java（下記にソースを記す）を
＜DemoApp.javaの中身＞

    package net.tinyos.tinydb;
    import net.tinyos.tinydb.parser.*;
    import java.util.Vector;
    import java.io.*;
    public class DemoApp implements ResultListener{
        public DemoApp() { 
            try {
                TinyDBMain.initMain(); //parse the query 
                q = SensorQueryer.translateQuery("SELECT light", (byte)1); 
                //inject the query, registering ourselves as a listener for result 
                System.out.println("Sending query."); 
                TinyDBMain.injectQuery( q, this); 
            } catch (IOException e) { 
                System.out.println("Network error."); 
            } catch (ParseException e) { 
                System.out.println("Invalid Query.");
            }
        } 
    
        /* ResultListener method called whenever a result arrives */
        public void addResult(QueryResult qr) {
            Vector v = qr.resultVector(); //print the result
            for (int i = 0;  i <  v.size(); i++) {
                System.out.print("\t" + v.elementAt(i) + "\t|");
            }
            System.out.println();
        }

        public static void main(String argv[]) {
            new DemoApp();
        }
    
        TinyDBQuery q;
    }

cd ../../..
java net.tinyos.tinydb.DemoApp

というコマンドで，先のTinyDBMainと同じように起動できます．結果は

Listening for client connections on port 9000
SerialPortIO: initializing
Successfully opened COM1
client connected from localhost.localdomain (127.0.0.1)
Sending query.
	1	|	835	|
	2	|	833	|
	3	|	833	|
	4	|	833	|
	5	|	833	|
	6	|	833	|
	7	|	833	|
...

こんな感じで返ってきます．

DemoApp.javaを適当に改良してみる

＜TinyDB_test_ligth2.javaの中身＞

    package net.tinyos.tinydb;
    import net.tinyos.tinydb.parser.*;
    import java.util.Vector;
    import java.io.*;
    public class TinyDB_test_ligth2 implements ResultListener{
		static int buf1 = 0;			//１回前のデータを保持
		static int buf2 = 0;			//２回前のデータを保持
		static int buf3 = 0;
		static int resultCounter = 0;	//何個のデータが来ているかを保持する.
		int aveLigth = 0;		//平均値を保持

        public TinyDB_test_ligth2() { 
            try {
                TinyDBMain.initMain(); //parse the query 
                q = SensorQueryer.translateQuery("SELECT light,nodeid FROM sensors", (byte)1); 
                //inject the query, registering ourselves as a listener for result 
                System.out.println("Sending query."); 
                TinyDBMain.injectQuery( q, this); 
            } catch (IOException e) { 
                System.out.println("Network error."); 
            } catch (ParseException e) { 
                System.out.println("Invalid Query.");
            }
        } 
    
        /* ResultListener method called whenever a result arrives */
        public void addResult(QueryResult qr) {

			
            Vector v = qr.resultVector(); //print the result
			System.out.print("resultCounter:" + resultCounter + "\n");

			if(resultCounter % 3 == 0 ){
				buf1 = Integer.parseInt(v.elementAt(1).toString());	//ligthの値を保持
				System.out.print("buf1:" + buf1 + "\n");
			}else if(resultCounter % 3 ==1){
				buf2 = Integer.parseInt(v.elementAt(1).toString());	//ligthの値を保持
				System.out.print("buf2:" + buf2 + "\n");
			}else if(resultCounter % 3 ==2){
				buf3 = Integer.parseInt(v.elementAt(1).toString());	//ligthの値を保持
				System.out.print("buf3:" + buf3 + "\n");
			}
			
			if(resultCounter > 3){
				aveLigth = (buf1 + buf2 + buf3)/3 ;
				System.out.print("AVE:" + aveLigth + "\n");
				if( aveLigth < 300 ){
					System.out.print("Negative!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!\n");
				}
			}			
            for (int i = 0;  i <  v.size(); i++) {
				System.out.print( "\t" + v.elementAt(i) + "\t|");
				
            }
            
            resultCounter++;//データの個数を一個増やす
            System.out.println();
        }

        public static void main(String argv[]) {
            new TinyDB_test_ligth2();
        }
    
        TinyDBQuery q;
    }

こんな感じに改良してみました．
これは複数のノードへligthの値を送ってくるようにクリエを発行し，複数のノードから３つのligthの値の平均を求め，その値が300以下（全体的に暗くなったら）になったら，「Negative!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!」と表示するプログラムです．
これを/tinyos-1.x/tools/java/net/tinyos/tinydb/以下に置いて，javacでコンパイルした後，先と同じような形で起動させます．
結果は

        454     |       13      |       1       |
resultCounter:410
buf3:821
AVE:551
        455     |       821     |       2       |
resultCounter:411
buf1:11
AVE:281
Negative!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
        455     |       11      |       1       |
resultCounter:412
buf2:821
AVE:551
        456     |       821     |       2       |
resultCounter:413
buf3:14
AVE:282
Negative!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
        456     |       14      |       1       |
resultCounter:414
buf1:821
AVE:552
        457     |       821     |       2       |
resultCounter:415
buf2:779
AVE:538
        457     |       779     |       1       |
resultCounter:416
buf3:822
AVE:807

といった感じになります．これは部屋にセンサノードをばら撒いて，その部屋が全体的に暗くなったら→人がいなくなったと判断し，「エアコンを消す」などの動作をしたり，部屋が明るくなったら，人が入ってきたと判断して，サービスを提供することを目的としています．ユビキタスっぽいｗ

---

http://mia.ece.uic.edu/cgi-bin/lxr/http/source/?v=tinyOS
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