如何以最簡(jiǎn)單的方式獲取傳感器數據？

　　傳感器作為各個(gè)領(lǐng)域最重要的設備之一，產(chǎn)品種類(lèi)之多，應用領(lǐng)域之廣，隨著(zhù)“智能時(shí)代”的到來(lái)，傳感器的使用將發(fā)揮更加關(guān)鍵的作用。那么，要如何以最簡(jiǎn)單，最高效的方式使用這些種類(lèi)繁多，操作復雜的傳感器呢?本文將為大家一一介紹。

　　傳感器作為一種檢測裝置，它的應用早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙探索、海洋探測、環(huán)境保護、資源調查、醫學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之廣泛的領(lǐng)域?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以及各種復雜的工程系統，幾乎每一個(gè)現代化項目，都離不開(kāi)傳感器。

　　目前，市面上已經(jīng)存在大量各種類(lèi)型，各種型號，不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的各種傳感器，例如，溫度、濕度、電壓、電流、壓強、光照、加速度、角速度等等。它們的應用場(chǎng)景、產(chǎn)品參數、使用方法都不盡相同，這往往使許多項目開(kāi)發(fā)人員在使用傳感器時(shí)舉步維艱：添加一個(gè)傳感器，就要編寫(xiě)對應的驅動(dòng)，提供一套訪(fǎng)問(wèn)這個(gè)傳感器的接口。

　　通常情況下，在一個(gè)復雜的系統中，傳感器往往不止一個(gè)，可能存在幾個(gè)或幾十個(gè)甚至更多不同種類(lèi)的傳感器，若這些傳感器的使用接口都不相同，那么可想而知，軟件方面的工作量和復雜度又會(huì )有多大?無(wú)形中又增加了很大的開(kāi)發(fā)難度。不僅如此，若基于多種傳感器開(kāi)發(fā)的應用程序想跨平臺復用，而底層各個(gè)傳感器的接口卻千奇百怪，那么，這樣的工作量和復雜度又會(huì )上升到什么程度?

　　為了解決這些問(wèn)題，AWorks定義了通用的傳感器接口，適用于各式各樣的傳感器，只要是掛載在AWorks系統中的傳感器，都可以通過(guò)相同的操作接口來(lái)訪(fǎng)問(wèn)。同時(shí)，只要是基于這些通用接口開(kāi)發(fā)的應用程序，都不會(huì )與具體的硬件設備綁定，換句話(huà)說(shuō)，底層更換使用不同型號的傳感器，對應用程序不會(huì )造成影響，應用程序可以不做任何改動(dòng)。

　　從功能上看，傳感器實(shí)現了對真實(shí)世界中某種物理信號(溫度、濕度、氣壓等)的采集，在使用傳感器時(shí)，最重要的操作就是從傳感器中獲取出相應的數據。接下來(lái)，進(jìn)一步介紹如何通過(guò)接口獲取傳感器數據作。

　　1、傳感器通道ID

　　在介紹接口的使用方法之前，需要簡(jiǎn)單了解一個(gè)概念，AWorks之所以能夠實(shí)現使用一套相同的接口訪(fǎng)問(wèn)所有類(lèi)型的傳感器，是因為AWorks對系統中的傳感器進(jìn)行了統一的管理。為了實(shí)現對各式各樣的傳感器進(jìn)行統一管理，在A(yíng)Works中，定義了“傳感器通道”的抽象概念，一路傳感器通道用于完成一路物理信號的采集，系統為每個(gè)傳感器通道分配了一個(gè)唯一的ID。例如，若此時(shí)系統中存在三個(gè)傳感器，分別為溫濕度傳感器HTS221(能為系統提供一路溫度和一路濕度通道)，三軸磁傳感器LIS3MDL(能位系統提供X，Y，Z軸三路磁數據通道和一路溫度通道)和光照傳感器BH1730(能為系統提供一路光照度采集通道)，則對應的ID分配范例詳見(jiàn)表 1。

　　表1 傳感器通道id分配

　　按照以上的傳感器通道ID分配方式，理論上，系統中可以?huà)燧d無(wú)數個(gè)各種類(lèi)型的傳感器，新加入的傳感器通道只需按照以上方式依次向后分配ID即可。通常情況下，該ID號的分配已經(jīng)由系統完成，無(wú)需我們自行分配，我們只需簡(jiǎn)單知道當前系統中的有效ID號所對應的傳感器通道類(lèi)型即可。例如，當前AWorks系統中存在的傳感器如表1所示，有三個(gè)傳感器，ID號為0~6，下文中函數接口ID的使用將以此為例。

　　2、獲取傳感器數據

　　基于以上對傳感器ID的描述，此時(shí)若想獲取傳感器的數據，只需在應用程序中調用獲取傳感器數據的函數接口即可，獲取傳感器數據的函數接口如下：

　　其中，id即為傳感器通道ID號，p_val為存放對應ID的傳感器數據。此處aw_sensor_val_t類(lèi)型為一個(gè)結構體，只需知道它是一個(gè)保存傳感器數據的變量即可。

　　基于此，獲取系統中任意傳感器通道的數據只需調用該接口即可，例如，每隔500ms獲取一次溫度采樣數據的程序范例如下：

　　同樣，若想獲取光照度傳感器采樣數據，程序范例如下：

　　以此類(lèi)推，只需要調用這一個(gè)相同的接口，便可以依次獲取系統中所有傳感器的數據。此時(shí)，或許有人會(huì )疑問(wèn)，系統中那么多傳感器，一個(gè)一個(gè)調用該接口，會(huì )不會(huì )顯得繁瑣?對于該問(wèn)題，AWorks系統當然給出了答案，那就是提供同時(shí)獲取多通道或者所有通道傳感器數據的接口，該接口原型如下：

　　其中，p_ids為指向傳感器通道id列表的指針;num表示通道的數目，即id列表的大小;p_buf指向用于存儲各通道數據的緩存，緩存大小與num一致?；谠摻涌?，可以同時(shí)獲取多個(gè)或所有系統中傳感器的采樣數據，例如，每隔500ms獲取當前表 1中所有的傳感器通道采樣數據的程序范例如下：

　　基于此，AWorks系統的傳感器接口已經(jīng)完美的實(shí)現了使用同種接口獲取所有傳感器采樣數據的功能。此時(shí)，或許有人又會(huì )提出疑問(wèn)，這兩個(gè)接口采用的似乎都是輪詢(xún)的方式獲取傳感器數據，若在效率要求較高的場(chǎng)合，調用該接口是不是不太好呢?再者說(shuō)，如今的許多傳感器都可以采用中斷觸發(fā)的方式獲取數據，這樣可以大大提高應用程序的效率，那么能不能實(shí)現這種功能呢?當然!AWorks同樣提供了這種接口，而且接口的調用非常方便，簡(jiǎn)潔。接下來(lái)將為你一一揭秘。

　　3、觸發(fā)方式獲取傳感器數據

　　如今大多數傳感器內部都支持了通過(guò)中斷觸發(fā)的方式通知應用程序獲取傳感器數據的功能，應用程序只需檢測觸發(fā)類(lèi)型做相應的處理即可，這樣大大提高了應用程序的執行效率，避免了以查詢(xún)這種耗時(shí)的方式主動(dòng)獲取傳感器數據的操作。

　　傳感器具有的觸發(fā)方式一般由傳感器本身決定。例如，溫濕度傳感器HTS221具有的可配置觸發(fā)方式只有數據準備就緒觸發(fā);三軸磁傳感器LIS3MDL具有的可配置觸發(fā)方式有數據準備就緒觸發(fā)和上下門(mén)限值觸發(fā)。接下來(lái)將只以數據準備就緒觸發(fā)方式，講解如何高效的獲取傳感器數據。

　　在A(yíng)Works中，要實(shí)現通過(guò)觸發(fā)方式獲取傳感器通道數據，只需要兩步操作即可，第一步是配置傳感器通道的觸發(fā)回調函數，第二步則是打開(kāi)該通道的觸發(fā)。

　　首先，配置傳感器通道觸發(fā)模式的函數原型如下：

　　其中，id為傳感器通道的編號，flags參數為配置的觸發(fā)模式對應的宏(此處只以數據準備就緒觸發(fā)舉例，其所對應的宏在A(yíng)Works中定義為AW_SENSOR_TRIGGER_DATA_READY，直接傳入即可)，pfn_cb為觸發(fā)回調函數，p_arg為用戶(hù)觸發(fā)回調函數參數。觸發(fā)回調函數的類(lèi)型為aw_sensor_trigger_cb_t，定義如下：

　　其中，p_arg為用戶(hù)觸發(fā)回調函數參數，trigger_src為存放的觸發(fā)類(lèi)型。例如，此時(shí)要配置三軸磁傳感器LIS3MDL的X軸采集通道(表1通道2)的數據準備就緒觸發(fā)，程序范例如下：

　　當以上程序完成通道的觸發(fā)方式的配置后，接下來(lái)，只需打開(kāi)該通道的觸發(fā)即可，該函數接口的定義如下：

　　該函數接口只需傳入id即可。注意，aw_sensor_trigger_on函數接口必須在aw_sensor_trigger_cfg接口之后調用，先后順序不能顛倒。

　　此時(shí)，要通過(guò)觸發(fā)方式獲取三軸磁傳感器LIS3MDL的X軸采集數據的完整程序范例如下：

　　通過(guò)以上的接口，完美的實(shí)現了一種接口訪(fǎng)問(wèn)所有傳感器數據的功能，并且這些接口可以在任何運行AWorks操作系統的平臺上使用，且無(wú)論平臺中的傳感器類(lèi)型和數目如何變化，只需要知道該平臺傳感器通道的ID信息，則都可以使用這些通用接口來(lái)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。只要是基于該通用接口開(kāi)發(fā)的應用程序，只要是在A(yíng)Works系統中，應用程序能實(shí)現“零”修改的移植。在軟件意義上，真正實(shí)現了“一次編程、終生使用、跨平臺”的歷史難題。

　　4、總結

　　AWorks是ZLG歷時(shí)12年開(kāi)發(fā)的下一代開(kāi)源嵌入式開(kāi)發(fā)平臺，將MCU和OS的共性高度抽象為統一接口，支持平臺組件“可插拔、可替換、可配置”，與硬件無(wú)關(guān)、與操作系統種類(lèi)無(wú)關(guān)的方式設計，用戶(hù)只需修改相應的頭文件，即可實(shí)現“一次編程、終生使用、跨平臺”。

　　并且ZLG推出了一系列搭載AWorks操作系統的Cortex-M0/3/4/7、Coterx-A7/8/9、ARM7/9、DSP等常用內核的核心板。使用這些核心板，即可在A(yíng)Works平臺上快速完成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。