背景與概述
Sensor 是物聯網重要的一部分，「Sensor 之於物聯網」相當於「眼睛之於人類」。人沒有眼睛就看不到這大千的花花世界，物聯網沒有了 Sensor 更是不能感知這變化萬千的世界。
現在，為物聯網開發的 Sensor 已經很多了，有加速度計(Accelerometer)，磁力計(Magnetometer)，陀螺儀(Gyroscope)，光感計(Ambient light sensor)，接近光(Proximity)，氣壓計(Barometer/pressure)，溼度計(Humidometer)等等。這些傳感器，世界上的各大半導體廠商都有出產，雖然增加了市場的可選擇性，同時也加大了應用程式開發的難度。因為不同的傳感器廠商、不同的傳感器都需要配套自己獨有的驅動才能運轉起來，這樣在開發應用程式的時候就需要針對不同的傳感器做適配，自然加大了開發難度。為了降低應用開發的難度，增加傳感器驅動的可復用性，我們設計了 Sensor 驅動框架。
Sensor 驅動框架的作用是：為上層提供統一的操作接口，提高上層代碼的可重用性；簡化底層驅動開發的難度，只要實現簡單的 ops(operations: 操作命令) 就可以將傳感器註冊到系統上。
整體框架
Sensor 驅動框架的整體架構圖如下：
sensor
它為上層提供的是標準 device 接口
open/close/read/write/control
，為底層驅動提供的是簡單的 ops 接口:
fetch_data/control
。並且框架支持 module(模塊)，為底層存在耦合的傳感器設備提供服務。
工作原理
Sensor 設備其實是對標準設備
rt_device
的一個豐富，是在原有標準設備的基礎上增加了 Sensor 自己獨有的一部分
屬性
和
控制命令
，如下圖所示：
sensor
整個 Sensor 設備包括兩個部分：
繼承自標準設備的一些特性，包括：標準的控制接口 、回調函數、device_id 等。Sensor 設備獨有的部分，包括：Sensor 的類型、相關的信息、特有的控制命令、ops、以及一些 數據的結構。sensor 的結構體
Sensor 設備的結構體如下所示：
1struct rt_sensor_device2{ 3 struct rt_device parent; /* The standard device */ 4 5 struct rt_sensor_info info; /* The sensor info data */ 6 struct rt_sensor_config config; /* The sensor config data */ 7 8 void *data_buf; /* The buf of the data received */ 9 rt_size_t data_len; /* The size of the data received */1011 const struct rt_sensor_ops *ops; /* The sensor ops */1213 struct rt_sensor_module *module; /* The sensor module */14};15typedef struct rt_sensor_device *rt_sensor_t;
Sensor 的信息
struct rt_sensor_info info 裡存儲的是一些與 Sensor 自身相關的信息，在 Sensor 設備註冊的時候提供，在使用的過程中不應修改其內容。具體成員如下所示。
1struct rt_sensor_info2{ 3 rt_uint8_t type; /* The sensor type */ 4 rt_uint8_t vendor; /* Vendor of sensors */ 5 const char *model; /* model name of sensor */ 6 rt_uint8_t unit; /* unit of measurement */ 7 rt_uint8_t intf_type; /* Communication interface type */ 8 rt_int32_t range_max; /* maximum range of this sensor's value. unit is 'unit' */ 9 rt_int32_t range_min; /* minimum range of this sensor's value. unit is 'unit' */10 rt_uint32_t period_min; /* Minimum measurement period,unit:ms. zero = not a constant rate */11 rt_uint8_t fifo_max; /* Maximum depth of fifo */12};
Sensor 的類型暫時只有以下幾種，如果有新的傳感器類型，可以提 PR 添加上。
1#define RT_SENSOR_CLASS_ACCE (1) /* Accelerometer */2#define RT_SENSOR_CLASS_GYRO (2) /* Gyroscope */ 3#define RT_SENSOR_CLASS_MAG (3) /* Magnetometer */ 4#define RT_SENSOR_CLASS_TEMP (4) /* Temperature */ 5#define RT_SENSOR_CLASS_HUMI (5) /* Relative Humidity */ 6#define RT_SENSOR_CLASS_BARO (6) /* Barometer */ 7#define RT_SENSOR_CLASS_LIGHT (7) /* Ambient light */ 8#define RT_SENSOR_CLASS_PROXIMITY (8) /* Proximity */ 9#define RT_SENSOR_CLASS_HR (9) /* Heart Rate */10#define RT_SENSOR_CLASS_TVOC (10) /* TVOC Level */11#define RT_SENSOR_CLASS_NOISE (11) /* Noise Loudness */12#define RT_SENSOR_CLASS_STEP (12) /* Step sensor */
其他的幾個成員，分別是廠商、model（如:"mpu6050"）、傳感器數據的單位、通信接口類型、測量的最大範圍、測量的最小範圍、最小測量周期、硬體 FIFO 的最大深度。
Sensor 的配置
Sensor 驅動框架抽象出了一些公共的配置選項，這些可配置的選項置於
struct rt_sensor_config
裡, 成員如下：
1struct rt_sensor_config2{3 struct rt_sensor_intf intf; /* sensor interface config */4 struct rt_device_pin_mode irq_pin; /* Interrupt pin, The purpose of this pin is to notification read data */5 rt_uint8_t mode; /* sensor work mode */6 rt_uint8_t power; /* sensor power mode */7 rt_uint16_t odr; /* sensor out data rate */8 rt_int32_t range; /* sensor range of measurement */9};
這些配置項中的 intf 和 irq_pin 是為了將傳感器和硬體解耦而抽象出來的，通過在底層初始化的時候傳入
struct rt_sensor_config
這個參數，完成了通信接口的解耦。
1struct rt_sensor_intf2{3 char *dev_name; /* The name of the communication device */4 rt_uint8_t type; /* Communication interface type */5 void *user_data; /* Private data for the sensor. ex. i2c addr,spi cs,control I/O */6};
其餘的一些配置項是用 Sensor 特有控制命令控制的，如下所示：
1#define RT_SENSOR_CTRL_GET_ID (0) /* 讀設備ID */2#define RT_SENSOR_CTRL_GET_INFO (1) /* 獲取設備信息 */3#define RT_SENSOR_CTRL_SET_RANGE (2) /* 設置傳感器測量範圍 */4#define RT_SENSOR_CTRL_SET_ODR (3) /* 設置傳感器數據輸出速率，unit is HZ */5#define RT_SENSOR_CTRL_SET_MODE (4) /* 設置工作模式 */6#define RT_SENSOR_CTRL_SET_POWER (5) /* 設置電源模式 */7#define RT_SENSOR_CTRL_SELF_TEST (6) /* 自檢 */
結合 ops 中的 control 接口使用，就可以完成傳感器的配置了。
Sensor 數據的存儲
為了方便數據的解析，規定每一個類型的 Sensor 都有自己獨有的數據結構，這些成員之間使用
共用體
以減少代碼量。
1/* 3-axis Data Type */2struct sensor_3_axis 3{ 4 rt_int32_t x; 5 rt_int32_t y; 6 rt_int32_t z; 7}; 8struct rt_sensor_data 9{10 rt_uint32_t timestamp; /* The timestamp when the data was received */11 rt_uint8_t type; /* The sensor type of the data */12 union13 {14 struct sensor_3_axis acce; /* Accelerometer. unit: mG */15 struct sensor_3_axis gyro; /* Gyroscope. unit: mdps */16 struct sensor_3_axis mag; /* Magnetometer. unit: mGauss */17 rt_int32_t temp; /* Temperature. unit: dCelsius */18 rt_int32_t humi; /* Relative humidity. unit: permillage */19 rt_int32_t baro; /* Pressure. unit: pascal (Pa) */20 rt_int32_t light; /* Light. unit: lux */21 rt_int32_t proximity; /* Distance. unit: centimeters */22 rt_int32_t hr; /* Heat rate. unit: HZ */23 rt_int32_t tvoc; /* TVOC. unit: permillage */24 rt_int32_t noise; /* Noise Loudness. unit: HZ */25 rt_uint32_t step; /* Step sensor. unit: 1 */26 } data;27};
特有的 ops
ops（操作函數）包含兩個函數指針， 一個的作用是獲取傳感器數據（fetch_data），另一個的作用是通過控制命令控制傳感器（control）。
1struct rt_sensor_ops2{3 rt_size_t (*fetch_data)(struct rt_sensor_device *sensor, void *buf, rt_size_t len);4 rt_err_t (*control)(struct rt_sensor_device *sensor, int cmd, void *arg);5};
註冊方式
傳感器驅動框架提供了一個 Sensor 註冊函數，通過傳入 Sensor 的控制塊，名稱，標誌位和私有數據，就可以完成傳感器設備的註冊。
1int rt_hw_sensor_register(rt_sensor_t sensor,2 const char *name,3 rt_uint32_t flag,4 void *data);
這樣看來 Sensor 驅動框架依託於標準的設備框架，只要將傳感器驅動對接到 Sensor 的 ops 上，並通過調用
rt_hw_sensor_register
函數註冊為 Sensor 設備就可以通過標準的設備接口控制傳感器了。
module支持
module 的定義是解決底層有耦合的兩個傳感器而出現的，有些傳感器既有加速度計的功能又有陀螺儀的功能，並且他們的FIFO是共用的，在 FIFO 模式下，只能將兩個類型的傳感器的數據同時讀出，這就說明他們的數據是耦合的。
為了解決這個問題，我們定義了 module 的類型
1struct rt_sensor_module2{3 rt_mutex_t lock; /* The module lock */45 rt_sensor_t sen[RT_SENSOR_MODULE_MAX]; /* The module contains a list of sensors */6 rt_uint8_t sen_num; /* Number of sensors contained in the module */7};
裡面包含有耦合的傳感器的設備控制塊指針，通過這個功能就可以在讀取陀螺儀的數據的時候，同時更新加速度計的值，解決了底層耦合的問題。