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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.eepw.com.cn/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,从茫茫的太空,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,例如,温度、湿度、电压、电流、压强、光照、加速度、角速度等等。它们的应用场景、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时举步维艰:添加一个,就要编写对应的驱动,提供一套访问这个的接口。

  通常情况下,在一个复杂的系统中,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,若这些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度。不仅如此,若基于多种开发的应用程序想跨平台复用,而底层各个的接口却千奇百怪,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,定义了通用的接口,适用于各式各样的,只要是挂载在系统中的,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,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,实现了对真实世界中某种物理信号(温度、湿度、气压等)的采集,在使用时,最重要的操作就是从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数据作。

  1、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,是因为AWorks对系统中的进行了统一的管理。为了实现对各式各样的进行统一管理,在AWorks中,定义了“通道”的抽象概念,一路通道用于完成一路物理信号的采集,系统为每个通道分配了一个唯一的ID。例如,若此时系统中存在三个,分别为温湿度HTS221(能为系统提供一路温度和一路湿度通道),三轴磁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 通道id分配

  按照以上的通道ID分配方式,理论上,系统中可以挂载无数个各种类型的,新加入的通道只需按照以上方式依次向后分配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号所对应的通道类型即可。例如,当前AWorks系统中存在的如表1所示,有三个,ID号为0~6,下文中函数接口ID的使用将以此为例。

  2、获取数据

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

  其中,id即为通道ID号,p_val为存放对应ID的数据。此处aw_sensor_val_t类型为一个结构体,只需知道它是一个保存数据的变量即可。

  基于此,获取系统中任意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,便可以依次获取系统中所有的数据。此时,或许有人会疑问,系统中那么多,一个一个调用该接口,会不会显得繁琐?对于该问题,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数据的接口,该接口原型如下:

  其中,p_ids为指向通道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的采样数据,例如,每隔500ms获取当前表 1中所有的通道采样数据的程序范例如下:

  基于此,AWorks系统的接口已经完美的实现了使用同种接口获取所有采样数据的功能。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、触发方式获取数据

  如今大多数内部都支持了通过中断触发的方式通知应用程序获取数据的功能,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数据的操作。

  具有的触发方式一般由本身决定。例如,温湿度HTS221具有的可配置触发方式只有数据准备就绪触发;三轴磁LIS3MDL具有的可配置触发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,讲解如何高效的获取数据。

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

  首先,配置通道触发模式的函数原型如下:

  其中,id为通道的编号,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,完美的实现了一种接口访问所有数据的功能,并且这些接口可以在任何运行AWorks操作系统的平台上使用,且无论平台中的类型和数目如何变化,只需要知道该平台通道的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,真正实现了“一次编程、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、可替换、可配置”,与硬件无关、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推出了一系列搭载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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