[发明专利]一种非入侵式的无线传感器网络调试装置及调试方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线自组织网络与传感器网络领域，尤其涉及一种非入侵式的无线传感器网络调试装置及调试方法。 

背景技术

一个典型的无线传感器网络由大量廉价传感器节点组成，每个无线传感器节点包括传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块，它们能够在不同的环境中迅速被部署，通过无线自组成的形式组网，感知数据并通过无线通信以多跳中继方式汇集到数据处理中心，使人们可以不受时间、地点的限制，实时获取大量详实而可靠的环境信息。传感器节点的电源能量约束是阻碍传感器网络应用的严重问题。传感器节点通常采用微型电池提供能量，一旦电能耗尽，节点就会失效或报废。为了最大限度的节约电能，传感器节点在硬件和软件设计时都应以节能为中心，已获得更高的电源效率。 

源码级别的调试器应用技术在无线传感器网络诊断中扮演着重要的角色，很多Bug仅仅出现在实际运行的系统中，而不出现在离线的测试环境里，因此，运行在实际系统中的实时调试器技术就显得尤为重要。现有技术中可以使用附加的调试硬件或者某些特定的调试语言实现，但这些技术应用到实际的大型无线传感器网络会带来不切实际的内存、能量和通信开销。 

图1为现有技术中调试方法流程图。如图1所示，假设节点接收到一个断点命令，控制权首先交给调试器，等待进一步的调试操作。为了实现一个断点调试操作，该调试技术利用经典的二进制代码替换技术，在需要跳转的位置上插入jmp指令指向到一个位于编程flash中的叫做trampoline的操作块。当一 个断点到达时，调试步骤如下： 

步骤101：调试器接收断点指令，跳转到trampoline块； 

步骤102：保存APP(应用程序接口)的上下文； 

步骤103：执行相应的指令代码等待调试命令； 

步骤104：在命令结束后跳转回到原来APP执行位置上。 

该调试技术执行一个调试命令需要多次写编程flash，产生较大的能量和时间开销。 

针对上述问题，需要一种调试功能强大，生命周期长，运行开销小的远程代码级别调试器应用技术，来保证和支持系统的功能和应对遇到的各种事件。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种非入侵式的无线传感器网络调试装置及调试方法，通过远程代码级别的调试器技术，解决了现有技术中能量和时间开销大的问题，同时，该技术还可以实现远程控制一个或者多个节点的调试操作。 

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的： 

一种非入侵式的无线传感器网络调试方法，包括如下步骤： 

在无线传感器节点设置由基站端生成的将直接调用函数转换为间接调用函数的跳转数据结构和调试代理客户端； 

选择被调试的无线传感器节点并生成调试命令； 

无线传感器节点的调试代理客户端接收调试命令，利用所述跳转数据结构选择执行相应的调试操作指令，所述调试操作步骤包括： 

定位调试命令所指定的函数； 

保存该函数在跳转数据结构中相应的函数地址； 

在内存中生成该函数的镜像函数并修改跳转数据结构的函数值指向内存里的镜像函数； 

根据调试命令在内存镜像函数中查找对应的指令进行调试； 

调试结束后通过修改跳转数据结构的函数值指向原来的函数地址。 

进一步地，所述“在无线传感器节点设置由基站端生成的将直接调用函数转换为间接调用函数的跳转数据结构和调试代理客户端”还包括，设置一中断处理数据结构和一个重定向处理数据结构，并将所述中断处理数据结构和重定向数据处理结构设置到无线传感器节点，所述中断处理数据结构用于对中断事件进行分析，判断中断事件的优先级，当接收到的中断事件优先级高于当前处理的调试命令时，重定向处理数据结构修改原始的中断向量指向相应的中断处理程序，并在相应的中断处理程序执行结束后返回原来的中断服务程序。 

进一步地，所述“由基站端生成的将直接调用函数转换为间接调用函数的跳转数据结构”的步骤包括， 

编译源代码生成函数表并记录每个函数的地址； 

在预先生成的跳转数据结构中定位每个函数的原始地址并标记每个间接函数调用入口的对应地址。 

进一步地，所述“重定向处理数据结构修改原始的中断向量”的步骤包括，重定向处理数据结构记录中断类型和相应的中断处理程序的地址，修改原始向量指向与所述中断类型相应的中断处理程序的地址。