摘要：本文为你带来 LiteOS 基于 Sensorhub 的超声波模组移植的应用。
1、Sensor Hub
LiteOS 传感框架即 Sensor Hub，是一个基于 Huawei LiteOS 物联网操作系统的传感器管理框架。
随着物联网的发展，物联网终端越来越智能化，例如在个人穿戴、智能家居、家用医疗等终端上将配置越来越多的传感器，来获取更多传感数据，使终端更加智能，使得开发和维护变得复杂和困难。LiteOS 传感框架将物联网终端设备上例如加速计(Accelerometer)、陀螺仪(Gyroscope)、气压仪(Barometer)、温湿度计(Humidometer)等不同类型的传感器统一管理，通过抽象不同类型传感器接口，屏蔽其硬件细节，做到“硬件”无关性，非常方便于物联网设备的开发、维护和功能扩展。
LiteOS 传感框架主要包括了 Sensor Manager、BSP manager，Converged Algorithms。
Sensor Manager：统一的传感器交互管理，如 Sensor 的配置、采样、上报和管理。
BSP Manager：统一的驱动接口，负责 Sensor 驱动管理、电源管理、Sensor 交互管理，如 Sensor 的打开、关闭、读写、数据更新等。
Converged Algorithms：融合算法库（算法基于具体的业务模型），根据具体业务模型，在端侧 MCU 进行算法融合，例如环境监测算法、计步算法等，从传统、简单采集算法升级到智能算法，应用直接调用，提升传感数据的业务精准度，降低数据采集时延。
2、SR04 超声波模组
HC-SR04 超声波测距模块可提供 2cm-400cm 的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到 3mm；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。基本工作原理：(1)采用 IO 口 TRIG 触发测距，给至少 10us 的高电平信号;(2)模块自动发送 8 个 40khz 的方波，自动检测是否有信号返回；(3)有信号返回，通过 IO 口 ECHO 输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2;2、实物图：如右图接线，VCC 供 5V 电源，GND 为地线，TRIG 触发控制信号输入，ECHO 回响信号输出等四支线。图一实物图 3、电气参数：电气参数 HC-SR04 超声波模块工作电压 DC 5 V 工作电流 15mA 工作频率 40Hz 最远射程 4m 最近射程 2cm 测量角度 15 度输入触发信号 10uS 的 TTL 脉冲输出回响信号输出 TTL 电平信号，与射程成比例规格尺寸 45*20*15mm。
从时序图表明你只需要提供一个 10uS 以上脉冲触发信号，该模块内部将发出 8 个 40kHz 周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响信号。回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。公式：uS/58=厘米或者 uS/148=英寸；或是：距离=高电平时间*声速（340M/S）/2；建议测量周期为 60ms 以上，以防止发射信号对回响信号的影响。
3、sensorhub 的 HC-SR04 驱动
通过时序图可以完成一个简单的读取传感器的接收程序：（这里用 GPIOA1 和 GPIOA4 举例）
uint32_t hcsr04_read (void){ local_time=0; HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET); // pull the TRIG pin HIGH delay(2); // wait for 2 us
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET); // pull the TRIG pin HIGH delay(10); // wait for 10 us HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET); // pull the TRIG pin low
// read the time for which the pin is high
while (!(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_4))); // wait for the ECHO pin to go high while (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_4)) // while the pin is high { local_time++; // measure time for which the pin is high delay (1); } return local_time * .034/2; }
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4、将驱动注册到 SensorHub 上
先写 iO 操作，初始化、打开、关闭和读取数据的操作
STATIC INT32 SR04Init(SensorType *sensor){ (VOID)(sensor); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
/* GPIO Ports Clock Enable */ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
/*Configure GPIO pin : PD11 */ GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
/*Configure GPIO pins : PD12 PD13 PD14 PD15 */ GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_4; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH; HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
return LOS_OK;}STATIC INT32 SR04ReadData(SensorType *sensor){ PRINTK("read data\n"); INT32 *data = (INT32 *)sensor->sensorData; data[0] = hcsr04_read(); return LOS_OK;}STATIC INT32 SR04Open(SensorType *sensor, OpenParam *para){ UINT32 ret; (VOID)(para);
SR04 *SR04 = (SR04 *)sensor->priv;
if ((sensor->sensorStat == SENSOR_STAT_OPEN) && (sensor->interval == SR04Period)) { return LOS_OK; }
if (SR04->gyroTimerId != INVALID_TIMER_ID) { ret = LOS_SwtmrDelete(SR04->gyroTimerId); SR04->gyroTimerId = INVALID_TIMER_ID; if (ret != LOS_OK) { PRINT_ERR("delete a timer failed!\n"); return LOS_NOK; } }
// creat a timer, first parameter is ticks. ret = LOS_SwtmrCreate(sensor->interval, LOS_SWTMR_MODE_PERIOD, (SWTMR_PROC_FUNC)GypoTimerFunc, &SR04->gyroTimerId, (UINT32)sensor); if (ret != LOS_OK) { PRINT_ERR("creat a timer failed!\n"); return LOS_NOK; }
ret = LOS_SwtmrStart(SR04->gyroTimerId); if (ret != LOS_OK) { PRINT_ERR("start timer err\n"); }
SR04Period = sensor->interval;
PRINTK("SR04 on.\n"); return LOS_OK;}
STATIC INT32 SR04Close(SensorType *sensor){ UINT32 ret;
if (sensor->sensorStat == SENSOR_STAT_CLOSE) { PRINT_DEBUG("sr04 has been closed\n"); return LOS_OK; }
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_DISABLE();
PRINTK("SR04 off.\n"); return LOS_OK;}
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然后将设计的驱动注册到框架上
STATIC struct SensorOperation Sr04Ops = { .Init = SR04Init, .Open = SR04Open, .Close = SR04Close, .ReadData = SR04ReadData,};
STATIC SensorType g_sensorSR04 = { .sensorOp = &Sr04Ops, .sensorData = &g_SR04Data, .sensorDataLen = sizeof(g_SR04Data), .priv = &g_SR04Priv, .tag = TAG_BEGIN, .cmd = CMD_CMN_INTERVAL_REQ, .interval = DEFAULT_INTERVAL,
};VOID SR04Register(VOID){ SensorRegister(&g_sensorSR04);}
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将驱动注册到通用 sensor 驱动模块上。今天的代码移植基本完成，后续有传感器和板子进行验证
总结
这个驱动是有问题，就是这个是读取时阻塞的程序，后面试过，需要设计时采用定时器和外部中断完成，可以将这个阻塞的程序改成非阻塞的，效率大大提升，后续讲解如何用定时器和外部触发中断完成这个驱动设计。
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