Linux温湿度传感器驱动程序实现 - 基于PXA310平台的温湿度传感器设计与实现方法

       3、Linux温湿度传感器驱动程序实现

　　单片机控制的传感器设备中，单片机通常是单线程运行。在进行温湿度测量时，单片机需要等待测试结果返回，其方法阻碍了其他测试和操作的同步执行。

　　在嵌入式Linux系统中，驱动程序将测试任务送入任务队列，交出CPU控制权，继而进行其他实时任务运行，待内核空闲再进入任务队列完成传感器的测量，以此提高系统执行的效率和实时性。

　　3.1 Linux温湿度传感器设备加载

　　温湿度传感器使用Linux内核的Miscdevice数据结构在驱动程序初始化时将设备注册到内核。

　　Miscdevice是字符设备，其主设备号为10，设备及设备接口函数定义如下所示。

　　驱动程序加载设备时将调用内核的注册函数。在Linux2.4和2.6内核中，几乎所有Linux驱动程序都依靠如下函数加载模块。

　　驱动程序初始化完成后，上层应用程序可以调用sht10_fops中的sht10_read函数进行温湿度的读取操作。

　　3.2 Linux温湿度传感器设备操作

　　进行数据读取前，首先要在驱动程序中开辟4个字节的数据空间，用于存放温度和湿度测量值。这里定义全局变量数据缓冲区为unsignedcharbuf［4］。

　　读取SHT10温湿度数据前，需要进行端口初始化和SHT10复位操作，然后将任务送于任务队列并阻塞线程，当任务完成返回后再唤醒线程，将读到数据传递给上层应用程序做进一步处理。程序流程图和实现函数如图2所示。

　　图2驱动程序流程图。

　　上述函数中start_trans;write_byte;read_data;read_byte分别利用PXA310引脚模拟时序完成启动传输、写字节，读一位数据和读字节的操作。

　　内核tasklet_schedule（）调度执行指定的tasklet，在获得运行机会之前只会调度一次，如果在运行时被调度，则完成后会被再次运行。

　　wait_for_completion（）这个函数进行一个不可打断的等待，如果有代码调用它，并且没有完成这个任务，结果会是一个不可杀死的进程。copy_to_user（）将内核空间数据传向上层用户空间，并让上层测试程序做进一步处理。

　　3.3 Linux温湿度传感器设备阻塞操作

　　由于温湿度传感器测量需要一定时间，为提高系统运行效率和实时性，在驱动程序中阻塞线程，交出内核控制权，等待操作完成后唤醒线程，提高系统利用率。complete（）在函数中就是唤醒一个等待的读取线程。任务队列实现函数如下所示。

　　Tasklet可以使测量操作在系统负荷不重时被调用，或是被立即执行，但始终不会晚于下一个CPUclock.

　　Tasklet始终在中断期间运行，并且在调度他的同一CPU上运行。对比单片机系统，在单线程情况下，一般在sht10_read（）中调用2次 measure_sht10（）来等待测量完成，测量效率依赖2次测量消耗的时间;但在Linux驱动程序中，使用Tasklet方式操作，2次测量过程不会对其他线程产生影响，在有其他实时事件需要及时处理时（如网络，视频），可以更有效提高驱动运行效率，降低对其他实时处理产生的影响。