如何通過IPC通信玩轉傳感器數據?

2021-01-18 電子發燒友

1、rt-smart的第一個應用程式，imx6ull用戶態點燈

簡介

首先糾正一下上一篇文章中，在我的倉庫中，1月11日的代碼會出現系統崩潰。原因在於我的驅動中內存物理地址映射到虛擬地址的操作有問題，我已經把這個bug解決了，如果有興趣，歡迎拉取最新的代碼。

這一篇來介紹我在rt-smart的第二個應用。這個應用將加入rt-smart與rt-thread區別之處--進程間的通信。

功能主要是在用戶態讀取傳感器數據，傳感器是100ASK_imx6ull板載的ap3216c，它是採用I2C總線進行通信。

為啥這次會先對接I2C呢？因為接下來想把屏幕在rt-smart跑起來，但是屏幕的觸摸晶片採用I2C，所以就把他先跑起來。

目前屏幕已經在rt-thread上跑起來，但是在rt-smart沒有跑起來，目前在研究LCD的緩存是一個什麼樣一個形式。

100ask_imx6ull驅動對接情況：

rt-threadrt-smart

GPIO√√

I2C√√

lcd√×

100ask_imx6ull的rtt倉庫：

rt-thread的倉庫：https://gitee.com/RiceChen0/imx6ull_rt_rthread

rt-smart的廠庫：https://gitee.com/RiceChen0/imx6ull_rt_smart

環境

100ask_imx6ull開發板。

兩條micro USB線。

電源。

windows電腦一臺。

I2C驅動適配

在imx6ull中，我適配的是硬體I2C，imx6ull有4組I2C接口。軟體I2C後續不會進行適配，因為在這顆晶片上，軟體I2C的必要性不大。

如果你要了解RT-Thread的I2C設備驅動框架，可以看一下我之前的文章《rt-thread驅動框架分析》-i2c驅動

在上一篇文章中《rt-smart的第一個應用程式，imx6ull用戶態點燈》講到，rt-smart不能直接使用物理地址訪問硬體，而需要採用虛擬地址。所以需要進行地址映射（rtt提供的API：rt_hw_kernel_phys_to_virt）。

首先需要查看imx6ull的晶片手冊，需要將I2C相關的物理地址找到。為了不要重複造輪子，定義了一個結構體：struct i2c_addr_config，並把4組I2C相關的地址作為一個表格。如下：

#define I2C1_SCL_MUX_BASE 0x020E00B4U

#define I2C2_SCL_MUX_BASE 0x020E00BCU

#define I2C3_SCL_MUX_BASE 0x020E00E4U

#define I2C4_SCL_MUX_BASE 0x020E00ECU

#define I2C1_SCL_CFG_BASE 0x020E0340U

#define I2C2_SCL_CFG_BASE 0x020E0348U

#define I2C3_SCL_CFG_BASE 0x020E0370U

#define I2C4_SCL_CFG_BASE 0x020E0378U

#define I2C1_SCL_INPUT_BASE 0x020E05A4U

#define I2C2_SCL_INPUT_BASE 0x020E05ACU

#define I2C3_SCL_INPUT_BASE 0x020E05B4U

#define I2C4_SCL_INPUT_BASE 0x020E05BCU

#define I2C1_SDA_MUX_BASE 0x020E00B8U

#define I2C2_SDA_MUX_BASE 0x020E00C0U

#define I2C3_SDA_MUX_BASE 0x020E00E8U

#define I2C4_SDA_MUX_BASE 0x020E00F0U

#define I2C1_SDA_CFG_BASE 0x020E0344U

#define I2C2_SDA_CFG_BASE 0x020E034CU

#define I2C3_SDA_CFG_BASE 0x020E0374U

#define I2C4_SDA_CFG_BASE 0x020E037CU

#define I2C1_SDA_INPUT_BASE 0x020E05A8U

#define I2C2_SDA_INPUT_BASE 0x020E05B0U

#define I2C3_SDA_INPUT_BASE 0x020E05B8U

#define I2C4_SDA_INPUT_BASE 0x020E05C0U

struct i2c_addr_config

{

I2C_Type *i2c;

size_t i2c_scl_mux_base;

size_t i2c_scl_config_base;

size_t i2c_scl_input_base;

size_t i2c_sda_mux_base;

size_t i2c_sda_config_base;

size_t i2c_sda_input_base

};

static struct i2c_addr_config addr_config［］ =

{

{I2C1， I2C1_SCL_MUX_BASE， I2C1_SCL_CFG_BASE， I2C1_SCL_INPUT_BASE， I2C1_SDA_MUX_BASE， I2C1_SDA_CFG_BASE， I2C1_SDA_INPUT_BASE}，

{I2C2， I2C2_SCL_MUX_BASE， I2C2_SCL_CFG_BASE， I2C2_SCL_INPUT_BASE， I2C2_SDA_MUX_BASE， I2C2_SDA_CFG_BASE， I2C2_SDA_INPUT_BASE}，

{I2C3， I2C3_SCL_MUX_BASE， I2C3_SCL_CFG_BASE， I2C3_SCL_INPUT_BASE， I2C3_SDA_MUX_BASE， I2C3_SDA_CFG_BASE， I2C3_SDA_INPUT_BASE}，

{I2C4， I2C4_SCL_MUX_BASE， I2C4_SCL_CFG_BASE， I2C4_SCL_INPUT_BASE， I2C4_SDA_MUX_BASE， I2C4_SDA_CFG_BASE， I2C4_SDA_INPUT_BASE}，

};

將物理地址轉為虛擬地址，代碼如下：

for（i = 0; i 《 sizeof（addr_config） / sizeof（addr_config［0］）; i++）

{

addr_config［i］.i2c = （I2C_Type *）rt_hw_kernel_phys_to_virt（（void*）（addr_config［i］.i2c）， 0x1000）;

addr_config［i］.i2c_scl_mux_base = （size_t）rt_hw_kernel_phys_to_virt（（void*）（addr_config［i］.i2c_scl_mux_base）， 0x1000）;

addr_config［i］.i2c_scl_config_base = （size_t）rt_hw_kernel_phys_to_virt（（void*）（addr_config［i］.i2c_scl_config_base）， 0x1000）;

addr_config［i］.i2c_scl_input_base = （size_t）rt_hw_kernel_phys_to_virt（（void*）（addr_config［i］.i2c_scl_input_base）， 0x1000）;

addr_config［i］.i2c_sda_mux_base = （size_t）rt_hw_kernel_phys_to_virt（（void*）（addr_config［i］.i2c_sda_mux_base）， 0x1000）;

addr_config［i］.i2c_sda_config_base = （size_t）rt_hw_kernel_phys_to_virt（（void*）（addr_config［i］.i2c_sda_config_base）， 0x1000）;

addr_config［i］.i2c_sda_input_base = （size_t）rt_hw_kernel_phys_to_virt（（void*）（addr_config［i］.i2c_sda_input_base）， 0x1000）;

}

在imx6ull中，I2C需要的步驟，引腳初始化為I2C，然後I2C總線初始化便可以了。

目前imx6ull上，rt-thread和rt-smart都適配I2C，所以可以先看一下rt-thread的倉庫，然後再看rt-smart的倉庫，可能更加理解它的區別。

I2C的應用：

100ask_imx6ull中，板載有ap3216c傳感器，掛載在I2C1總線上。而且RT-Thread中有相應的軟體包，對接了RT-Thread的傳感器設備框架，這給我驗證代碼提供便攜。不過要在用戶態中使用該軟體包，還需要做一點操作，需要註冊該傳感器設備。

int ap3216c_test（）

{

struct rt_sensor_config cfg;

cfg.intf.dev_name = 「i2c1」;

cfg.mode = RT_SENSOR_MODE_POLLING;

rt_hw_ap3216c_init（「ap」， &cfg）;

return RT_EOK;

}

INIT_DEVICE_EXPORT（ap3216c_test）;

然後編譯燒錄，通過list_device就可以看到相對應的設備（pr_ap和li_ap），如下：

RT_Thread的傳感器框架很貼心，提供了測試命令（sensor_polling li_ap），這樣就可以初步驗證傳感器是否正常工作，通過驗證，傳感器和I2C適配都能正常工作：

上面的驗證都是在內核態中測試的，而這篇文章的目的是要在用戶態中讀取傳感器數據，為了進一步了解rt-smart和RT-Thread的區別，我這個應用採用進程通信（IPC）做了例子，該例子將上一篇文章例子結合起來：

有兩個進程， 進程1和進程2

進程1，通過接收等待進程2讀取的傳感器數據是否超標的狀態，來進行閃燈。

進程2，通過讀取ap3216c傳感器光強度數據，判斷是否超過50lux，如果超過則通知進程1進行閃燈提示。

IPC通信，詳情可以查看官網：https://www.rt-thread.org/document/site/rt-smart/architecture/architecture/。

進程1，等待接收通道發來的「warning」信息，然後進行閃燈操作：

int main（int argc， char **argv）

{

struct rt_device_pin_mode pin_mode;

struct rt_device_pin_status pin_status;

int server_ch;

int shmid;

struct rt_channel_msg msg_text;

char *str;

printf（「RiceChen rt-smart first app

」）;

/* create the IPC channel for 『server』 */

server_ch = rt_channel_open（「server」， O_CREAT）;

if （server_ch == -1） {

printf（「Error： rt_channel_open： fail to create the IPC channel for server！

」）;

return -1;

}

printf（「

server： wait on the IPC channel： %d

」， server_ch）;

pin_dev = rt_device_find（「pin」）;

if（pin_dev == RT_NULL）

{

printf（「not find pin device

」）;

return RT_ERROR;

}

rt_device_open（pin_dev， RT_DEVICE_OFLAG_RDWR）;

pin_mode.pin = LED_PIN;

pin_mode.mode = 0; //OUTPUT

rt_device_control（pin_dev， 0， （void *）&pin_mode）;

pin_status.pin = LED_PIN;

while（1）

{

rt_channel_recv（server_ch， &msg_text）; //接收通道信息

shmid = （int）msg_text.u.d;

if （shmid 《 0 || ！（str = （char *）lwp_shmat（shmid， NULL）））

{

msg_text.u.d = （void *）-1;

printf（「server： receive an invalid shared-memory page.

」）;

rt_channel_reply（server_ch， &msg_text）; /* send back -1 */

continue;

}

if（strcmp（str， 「warning」） == 0） //判斷是否接收到「warning」信息

{

printf（「light warning.

」）;

pin_status.status = 1;

rt_device_write（pin_dev， 0， （void *）&pin_status， sizeof（pin_status））;

rt_thread_mdelay（200）;

pin_status.status = 0;

rt_device_write（pin_dev， 0， （void *）&pin_status， sizeof（pin_status））;

rt_thread_mdelay（200）;

pin_status.status = 1;

rt_device_write（pin_dev， 0， （void *）&pin_status， sizeof（pin_status））;

rt_thread_mdelay（200）;

pin_status.status = 0;

rt_device_write（pin_dev， 0， （void *）&pin_status， sizeof（pin_status））;

rt_thread_mdelay（200）;

}

lwp_shmdt（str）;

msg_text.type = RT_CHANNEL_RAW;

msg_text.u.d = （void *）1;

rt_channel_reply（server_ch， &msg_text）;

}

return 0;

}

進程2，間隔兩面讀取一次傳感器光強度數據，然後判斷是否操作50lux，超過則通過通道通知進程1進行閃燈：

int main（int argc， char **argv）

{

rt_device_t ap3216c_dev;

struct rt_sensor_data sensor_data;

int res;

int server_ch;

char warning_msg［256］ = { 0 };

size_t len = 0;

/* channel messages to send and return back */

struct rt_channel_msg ch_msg， ch_msg_ret;

printf（「RiceChen rt-smart second app

」）;

/* open the IPC channel created by 『pong』 */

server_ch = rt_channel_open（「server」， 0）;

if （server_ch == -1）

{

printf（「Error： rt_channel_open： could not find the 『server』 channel！

」）;

return -1;

}

ap3216c_dev = rt_device_find（SENSOR_NAME）;

if （ap3216c_dev == RT_NULL）

{

rt_kprintf（「Can『t find device：%s」， SENSOR_NAME）;

return -1;

}

if （rt_device_open（ap3216c_dev， RT_DEVICE_FLAG_RDWR） ！= RT_EOK）

{

rt_kprintf（「open device failed！」）;

return -1;

}

rt_device_control（ap3216c_dev， RT_SENSOR_CTRL_SET_ODR， （void *）100）;

while（1）

{

res = rt_device_read（ap3216c_dev， 0， &sensor_data， 1）; //讀取傳感器數值

if （res ！= 1）

{

rt_kprintf（「read data failed！size is %d

」， res）;

}

else

{

rt_kprintf（「light：%5d lux， timestamp：%5d

」， sensor_data.light， sensor_data.timestamp）;

}

if（sensor_data.light 》 50） //判斷閾值

{

ch_msg.type = RT_CHANNEL_RAW;

snprintf（warning_msg， 255， 「%s」， 「warning」）;

len = strlen（warning_msg） + 1;

warning_msg［len］ = 』『;

int shmid = prepare_data（warning_msg， len）;

if （shmid 《 0）

{

printf（「clent： fail to prepare the clent message.

」）;

continue;

}

ch_msg.u.d = （void *）shmid;

rt_channel_send_recv（server_ch， &ch_msg， &ch_msg_ret）; //發送警報信息

lwp_shmrm（shmid）;

}

rt_thread_mdelay（2000）;

}

rt_device_close（ap3216c_dev）;

rt_channel_close（server_ch）;

return 0;

}

演示

原文標題：rt-smart用戶態通過IPC通信玩轉傳感器數據

文章出處：【微信公眾號：RTThread物聯網作業系統】歡迎添加關注！文章轉載請註明出處。

責任編輯：haq

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