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    如何以最简单的方式获取传感器数据?

    作者:ZLG致远电子时间:2019-03-13来源:电子产品世界收藏

      作为各个领域最重要的设备之一,产品种类之多,应用领域之广,随着“智能时代”的到来,的使用将发挥更加关键的作用。那么,要如何以最简单,最高效的方式使用这些种类繁多,操作复杂的呢?本文将为大家一一介绍。

    本文引用地址:http://www.9113521.com/article/201903/398464.htm

      作为一种检测装置,它的应用早已渗透到诸如工业生产、宇宙探索、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之广泛的领域。可以毫不夸张地说,?#29992;?#33579;的太空,到浩瀚的海洋,以及各种复杂的工程系统,几乎每一个现代化项目,都离不开

      目前,市面上已经存在大量各种类型,各种型号,不同厂家生产的各种传感器,例如,温?#21462;?#28287;?#21462;?#30005;压、电流、压强、光照、加速?#21462;?#35282;速度等?#21462;?#23427;们的应用场景、产品参数、使用方法都不尽相同,这往往使许多项目开发人员在使用传感器时举步维艰:添加一个传感器,就要编写对应的驱动,提供一套访问这个传感器的接口。

      通常情况下,在一个复杂的系统中,传感器往往不止一个,可能存在几个或几十个甚至更多不同种类的传感器,若这些传感器的使用接口都不相同,那么可想而知,软件方面的工作量和复杂度又会有多大?无形中又增加了很大的开发难?#21462;?#19981;仅如此,若基于多种传感器开发的应用程序想跨平台复用,而底层各个传感器的接口却千奇百怪,那么,这样的工作量和复杂度又会上升到什么程度?

      为了解决这些问题,定义了通用的传感器接口,适用于各式各样的传感器,只要是?#20197;?#22312;系统中的传感器,都可以通过相同的操作接口来访问。同时,只要是基于这些通用接口开发的应用程序,都不会与具体的硬件设备绑定,换句话说,底层更换使用不同型号的传感器,对应用程序不会造成影响,应用程序可以不做任何改动。

      从功能上看,传感器实?#33267;?#23545;真实世界中某种物理信号(温?#21462;?#28287;?#21462;?#27668;压等)的采集,在使用传感器时,最重要的操作就是从传感器中获取出相应的数据。接下来,进一步介绍如何通过接口获取传感器数据作。

      1、传感器通道ID

      在介绍接口的使用方法之前,需要简单了解一个概念,之所以能够实现使用一套相同的接口访问所有类型的传感器,是因为AWorks对系统中的传感器进行了统一的管理。为了实现对各式各样的传感器进行统一管理,在AWorks中,定义了“传感器通道”的抽象概念,一路传感器通道用于完成一路物理信号的采集,系统为每个传感器通道分配了一个唯一的ID。例如,若此时系统中存在三个传感器,分别为温湿度传感器HTS221(能为系统提供一路温度和一路湿度通道),三轴磁传感器LIS3MDL(能位系统提供X,Y,Z轴三路磁数据通道和一路温度通道)和光照传感器BH1730(能为系统提供一路光照度采集通道),则对应的ID分配范例详见表 1。

      表1 传感器通道id分配

      按照以上的传感器通道ID分配方式,理论上,系统中可以?#20197;?#26080;数个各种类型的传感器,新加入的传感器通道只需按照以上方式?#26469;?#21521;后分配ID即可。通常情况下,该ID号的分配已经由系统完成,无需我们自行分配,我们只需简单知道当前系统中的有效ID号所对应的传感器通道类型即可。例如,当前AWorks系统中存在的传感器如表1所示,有三个传感器,ID号为0~6,下文中函数接口ID的使用将以此为例。

      2、获取传感器数据

      基于以上对传感器ID的描述,此时若想获取传感器的数据,只需在应用程序中调用获取传感器数据的函数接口即可,获取传感器数据的函数接口如下:

      其中,id即为传感器通道ID号,p_val为存放对应ID的传感器数据。此处aw_sensor_val_t类型为一个结构体,只需知道它是一个保存传感器数据的变量即可。

      基于此,获取系统中?#25105;?#20256;感器通道的数据只需调用该接口即可,例如,每隔500ms获取一次温度采样数据的程序范例如下:

      同样,若想获取光照度传感器采样数据,程序范例如下:

      以此类推,只需要调用这一个相同的接口,便可以?#26469;?#33719;取系统中所有传感器的数据。此时,或许有人会疑问,系统中那么多传感器,一个一个调用该接口,会不会显得繁琐??#26434;?#35813;问题,AWorks系统当然给出了答案,那就是提供同时获取多通道或者所有通道传感器数据的接口,该接口原型如下:

      其中,p_ids为指向传感器通道id列表的指针;num表示通道的数目,即id列表的大小;p_buf指向用于存储各通道数据的缓存,缓存大小与num一致。基于该接口,可以同时获取多个或所有系统中传感器的采样数据,例如,每隔500ms获取当前表 1中所有的传感器通道采样数据的程序范例如下:

      基于此,AWorks系统的传感器接口已经完美的实?#33267;?#20351;用同种接口获取所有传感器采样数据的功能。此时,或许有人又会提出疑问,这两个接口采用的似乎都是轮询的方式获取传感器数据,若在效率要求较高的场合,调用该接口是不是不太好呢?再者说,如今的许多传感器都可以采用中断触发的方式获取数据,这样可以大大提高应用程序的效率,那么能不能实现这种功能呢?当然!AWorks同样提供了这种接口,而且接口的调用非常方便,简洁。接下来将为你一一揭秘。

      3、触发方式获取传感器数据

      如今大多数传感器内部都支?#33267;?#36890;过中断触发的方式通知应用程序获取传感器数据的功能,应用程序只需检测触发类型做相应的处理即可,这样大大提高了应用程序的执行效率,避免了以查询这种耗时的方式主动获取传感器数据的操作。

      传感器具有的触发方式一般由传感器本身决定。例如,温湿度传感器HTS221具有的可配?#20040;?#21457;方式?#25381;?#25968;据准备就绪触发;三轴磁传感器LIS3MDL具有的可配?#20040;?#21457;方式有数据准备就绪触发和上下门限值触发。接下来将只以数据准备就绪触发方式,?#27493;?#22914;何高效的获取传感器数据。

      在AWorks中,要实现通过触发方式获取传感器通道数据,只需要两步操作即可,第一步是配置传感器通道的触发回调函数,第二步则是打开该通道的触发。

      首先,配置传感器通?#26469;?#21457;模式的函数原型如下:

      其中,id为传感器通道的编号,flags参数为配置的触发模式对应的宏(此处只以数据准备就绪触发举例,其所对应的宏在AWorks中定义为AW_SENSOR_TRIGGER_DATA_READY,直接传入即可),pfn_cb为触发回调函数,p_arg为用户触发回调函数参数。触发回调函数的类型为aw_sensor_trigger_cb_t,定义如下:

      其中,p_arg为用户触发回调函数参数,trigger_src为存放的触发类型。例如,此时要配置三轴磁传感器LIS3MDL的X轴采集通道(表1通道2)的数据准备就绪触发,程序范例如下:

      当以上程序完成通道的触发方式的配置后,接下来,只需打开该通道的触发即可,该函数接口的定义如下:

      该函数接口只需传入id即可。注意,aw_sensor_trigger_on函数接口必须在aw_sensor_trigger_cfg接口之后调用,先后顺序不能颠倒。

      此时,要通过触发方式获取三轴磁传感器LIS3MDL的X轴采集数据的完整程序范例如下:

      通过以上的接口,完美的实?#33267;?#19968;种接口访问所有传感器数据的功能,并且这些接口可以在任何运行AWorks操作系统的平台上使用,且无论平台中的传感器类型和数目如何变化,只需要知道该平台传感器通道的ID信息,则都可以使用这些通用接口来进行访问。只要是基于该通用接口开发的应用程序,只要是在AWorks系统中,应用程序能实现“零”修改的移植。在软件意义上,真正实?#33267;恕?#19968;次编程、终生使用、跨平台”的历史难题。

      4、总结

      AWorks是ZLG历时12年开发的下一代开源嵌入式开发平台,将MCU和OS的共性高度抽象为统一接口,支持平台组件“可插拔、?#21830;?#25442;、可配置?#20445;?#19982;硬件无关、与操作系统种类无关的方式设计,用户只需修改相应的头文件,即可实现“一次编程、终生使用、跨平台”。

      并且ZLG推出了一系?#20889;?#36733;AWorks操作系统的Cortex-M0/3/4/7、Coterx-A7/8/9、ARM7/9、DSP等常用内核的核心板。使用这些核心板,即可在AWorks平台上快速完成产品开发。



    关键词: AWorks 传感器

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