LiteOS基于Sensorhub的超声波模组移植

**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）

1uint32_t hcsr04_read (void)
2{
3 local_time=0;
4 HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);  // pull the TRIG pin HIGH
5 delay(2);  // wait for 2 us
6
7
8 HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET);  // pull the TRIG pin HIGH
9 delay(10);  // wait for 10 us
10 HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);  // pull the TRIG pin low
11
12 // read the time for which the pin is high
13
14 while (!(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_4)));  // wait for the ECHO pin to go high
15 while (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_4))    // while the pin is high
16  {
17  local_time++;   // measure time for which the pin is high
18  delay (1);
19  }
20 return local_time * .034/2; 
21}

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

1STATIC INT32 SR04Init(SensorType *sensor)
2{
3    (VOID)(sensor);
4 
5  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
6
7  /* GPIO Ports Clock Enable */
8  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
9
10  /*Configure GPIO pin : PD11 */
11  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1;
12  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
13  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
14  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
15
16  /*Configure GPIO pins : PD12 PD13 PD14 PD15 */
17  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_4;
18  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
19  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
20  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
21  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
22
23    return LOS_OK;
24}
25STATIC INT32 SR04ReadData(SensorType *sensor)
26{
27    PRINTK("read data\n");
28    INT32 *data = (INT32 *)sensor->sensorData;
29    data[0] =  hcsr04_read();
30     return LOS_OK;
31}
32STATIC INT32 SR04Open(SensorType *sensor, OpenParam *para)
33{
34    UINT32 ret;
35    (VOID)(para);
36
37    SR04 *SR04 = (SR04 *)sensor->priv;
38
39    if ((sensor->sensorStat == SENSOR_STAT_OPEN) && (sensor->interval == SR04Period)) {
40        return LOS_OK;
41    }
42
43    if (SR04->gyroTimerId != INVALID_TIMER_ID) {
44        ret = LOS_SwtmrDelete(SR04->gyroTimerId);
45        SR04->gyroTimerId = INVALID_TIMER_ID;
46        if (ret != LOS_OK) {
47            PRINT_ERR("delete a timer failed!\n");
48            return LOS_NOK;
49        }
50    }
51
52    // creat a timer, first parameter is ticks.
53    ret = LOS_SwtmrCreate(sensor->interval, LOS_SWTMR_MODE_PERIOD, (SWTMR_PROC_FUNC)GypoTimerFunc, &SR04->gyroTimerId, (UINT32)sensor);
54    if (ret != LOS_OK) {
55        PRINT_ERR("creat a timer failed!\n");
56        return LOS_NOK;
57    }
58
59    ret = LOS_SwtmrStart(SR04->gyroTimerId);
60    if (ret != LOS_OK) {
61        PRINT_ERR("start timer err\n");
62    }
63
64    SR04Period = sensor->interval;
65
66    PRINTK("SR04 on.\n");
67    return LOS_OK;
68}
69
70STATIC INT32 SR04Close(SensorType *sensor)
71{
72    UINT32 ret;
73
74    if (sensor->sensorStat == SENSOR_STAT_CLOSE) {
75        PRINT_DEBUG("sr04 has been closed\n");
76        return LOS_OK;
77    }
78
79	__HAL_RCC_GPIOA_CLK_DISABLE();
80
81    PRINTK("SR04 off.\n");
82    return LOS_OK;
83}

然后将设计的驱动注册到框架上

1STATIC struct SensorOperation Sr04Ops = {
2    .Init = SR04Init,
3    .Open = SR04Open,
4    .Close = SR04Close,
5    .ReadData = SR04ReadData,
6};
7
8STATIC SensorType g_sensorSR04 = {
9    .sensorOp = &Sr04Ops,
10    .sensorData = &g_SR04Data,
11    .sensorDataLen = sizeof(g_SR04Data),
12    .priv = &g_SR04Priv,
13    .tag = TAG_BEGIN,
14    .cmd = CMD_CMN_INTERVAL_REQ,
15    .interval = DEFAULT_INTERVAL,
16
17};
18VOID SR04Register(VOID)
19{
20    SensorRegister(&g_sensorSR04);
21}

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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