Designing a framework for WSN and IoT based applications by state machines

Abstract

This thesis represents a framework, which is called SMORITHM, to provide the logic unit for Wireless sensor networks (WSN) and Internet of Things (IoT) devices based on the state machine. WSNs and IoT are widely used in several aspects of modern technologies in our daily life. They consist of various devices that are capable to sense the environmental phenomena and perform appropriate actions depending on the value of parameters and preset goals. They are a kind of autonomous and intelligent systems because decisions are made by themselves. The proposed framework, which is based on machine state concept, can be very useful for various application areas and can provide facilities for developers. It may also be a suitable solution for these systems, which can detect environmental events and consist of various devices that can perform appropriate actions depending on the value of the parameters and the predetermined phenomena. Moreover, the same logic unit is probable to be used on different platforms which is possible by separated “state machine layer” from “hardware layer”; a related exporter generates required output for a target platform. A C++ code generator for Arduino microcontroller has been implemented as an instance of the exporter in this thesis. Via this framework, developers are able to provide logic units with high readability and high-performance efficiency for long term applications.

Bu tez, durum algılayıcıya bağlı olarak Kablosuz Algılayıcı Ağlar (KAA) ve Nesnelerin İnterneti (IoT) aygıtları gibi özerk sistemler için mantık birimini sağlayan bir çerçeve (Framework) tanımlamaktadır. Önerilen bu çerçeveye SMORITHM ismi verilmiştir. Kablosuz algılayıcı ağlar ve nesnelerin interneti alanları günlük yaşamımızda modern teknolojiler olarak çeşitli uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, kararları kendileri tarafından alabildikleri için bir tür ad-hoc ve akıllı sistemler olarak da adlandırılabilirler. Makine durumu kavramına dayanan önerilen çerçeve, çeşitli uygulama alanları için çok faydalı olabilir ve geliştiriciler için kolaylıklar sağlayabilir. Ayrıca, çevresel olayları algılayabilen ve parametrelerin değerine ve önceden belirlenmiş hedeflere bağlı olarak uygun eylemleri gerçekleştirebilecek çeşitli cihazlardan oluşan bu sistemler için de uygun bir çözüm olabilir. Diğer yandan, aynı mantık biriminin "durum makine katmanı" ile "donanım katmanından" ayrılması mümkün olup farklı platformlarda kullanılması muhtemeldir ve ilgili bir exporter, hedef bir platform için gereken çıktıyı üretir. Bu tezde exporterlerin bir örneği olarak Arduino mikro-denetleyicisi için bir C++ kod üreten bir çerçeve geliştirilmiştir. Geliştiriciler ise, uzun süreli uygulamalar için yüksek okunabilirlik ve yüksek performans verimliliği sağlayan mantık birimleri sağlayan bu çerçeveyi kullanabileceklerdir.