Linux溫濕度傳感器驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn) - 基于PXA310平臺的溫濕度傳感器設計與實現(xiàn)方法

?????? 3、Linux溫濕度傳感器驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)

　　單片機控制的傳感器設備中，單片機通常是單線程運行。在進行溫濕度測量時，單片機需要等待測試結(jié)果返回，其方法阻礙了其他測試和操作的同步執(zhí)行。

　　在嵌入式Linux系統(tǒng)中，驅(qū)動程序?qū)y試任務送入任務隊列，交出CPU控制權，繼而進行其他實時任務運行，待內(nèi)核空閑再進入任務隊列完成傳感器的測量，以此提高系統(tǒng)執(zhí)行的效率和實時性。

　　3.1 Linux溫濕度傳感器設備加載

　　溫濕度傳感器使用Linux內(nèi)核的Miscdevice數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在驅(qū)動程序初始化時將設備注冊到內(nèi)核。

　　Miscdevice是字符設備，其主設備號為10，設備及設備接口函數(shù)定義如下所示。

　　驅(qū)動程序加載設備時將調(diào)用內(nèi)核的注冊函數(shù)。在Linux2.4和2.6內(nèi)核中，幾乎所有Linux驅(qū)動程序都依靠如下函數(shù)加載模塊。

　　驅(qū)動程序初始化完成后，上層應用程序可以調(diào)用sht10_fops中的sht10_read函數(shù)進行溫濕度的讀取操作。

　　3.2 Linux溫濕度傳感器設備操作

　　進行數(shù)據(jù)讀取前，首先要在驅(qū)動程序中開辟4個字節(jié)的數(shù)據(jù)空間，用于存放溫度和濕度測量值。這里定義全局變量數(shù)據(jù)緩沖區(qū)為unsignedcharbuf［4］。

　　讀取SHT10溫濕度數(shù)據(jù)前，需要進行端口初始化和SHT10復位操作，然后將任務送于任務隊列并阻塞線程，當任務完成返回后再喚醒線程，將讀到數(shù)據(jù)傳遞給上層應用程序做進一步處理。程序流程圖和實現(xiàn)函數(shù)如圖2所示。

　　圖2驅(qū)動程序流程圖。

　　上述函數(shù)中start_trans;write_byte;read_data;read_byte分別利用PXA310引腳模擬時序完成啟動傳輸、寫字節(jié)，讀一位數(shù)據(jù)和讀字節(jié)的操作。

　　內(nèi)核tasklet_schedule（）調(diào)度執(zhí)行指定的tasklet，在獲得運行機會之前只會調(diào)度一次，如果在運行時被調(diào)度，則完成后會被再次運行。

　　wait_for_completion（）這個函數(shù)進行一個不可打斷的等待，如果有代碼調(diào)用它，并且沒有完成這個任務，結(jié)果會是一個不可殺死的進程。copy_to_user（）將內(nèi)核空間數(shù)據(jù)傳向上層用戶空間，并讓上層測試程序做進一步處理。

　　3.3 Linux溫濕度傳感器設備阻塞操作

　　由于溫濕度傳感器測量需要一定時間，為提高系統(tǒng)運行效率和實時性，在驅(qū)動程序中阻塞線程，交出內(nèi)核控制權，等待操作完成后喚醒線程，提高系統(tǒng)利用率。complete（）在函數(shù)中就是喚醒一個等待的讀取線程。任務隊列實現(xiàn)函數(shù)如下所示。

　　Tasklet可以使測量操作在系統(tǒng)負荷不重時被調(diào)用，或是被立即執(zhí)行，但始終不會晚于下一個CPUclock.

　　Tasklet始終在中斷期間運行，并且在調(diào)度他的同一CPU上運行。對比單片機系統(tǒng)，在單線程情況下，一般在sht10_read（）中調(diào)用2次 measure_sht10（）來等待測量完成，測量效率依賴2次測量消耗的時間;但在Linux驅(qū)動程序中，使用Tasklet方式操作，2次測量過程不會對其他線程產(chǎn)生影響，在有其他實時事件需要及時處理時（如網(wǎng)絡，視頻），可以更有效提高驅(qū)動運行效率，降低對其他實時處理產(chǎn)生的影響。