5.10 Sensors 设备

📚 本节导读

学习时长：约 25 分钟
难度级别：⭐⭐⭐☆☆
前置知识：第 5.1 节设备驱动框架、第 5.3 节 I2C 设备

🎯 学习目标

• 理解 OneOS 传感器框架的架构设计
• 掌握传感器设备的注册和查找
• 掌握传感器数据的读取和配置
• 了解常见传感器类型和使用方法

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一、概述

OneOS 传感器框架（drivers/sensors/）为各类传感器提供统一的抽象接口。核心头文件 sensor.h 定义了完整的传感器框架：第 48-63 行定义传感器类型（OS_SENSOR_CLASS_*），第 120-126 行定义控制命令（OS_SENSOR_CTRL_*），第 128-140 行定义传感器信息结构体（os_sensor_info），第 160-173 行定义传感器设备（os_sensor_device），第 182-205 行定义传感器数据（os_sensor_data），第 206-210 行定义操作接口（os_sensor_ops）。实现文件 sensor.c（第 156 行 os_sensor_read、第 190 行 os_sensor_control）。

支持的传感器类型

类型	说明	典型芯片
加速度计	三轴加速度	MPU6050, LIS3DH
陀螺仪	角速度	MPU6050, L3GD20
磁力计	地磁传感器	HMC5883L
温度传感器	环境温度	DS18B20, SHT30
湿度传感器	相对湿度	SHT30, DHT22
气压传感器	大气压强	BMP280, LPS22HB
光照传感器	环境光照度	AP3216C, BH1750
接近传感器	物体接近检测	AP3216C

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二、核心数据结构

2.1 传感器设备

typedef struct os_device_sensor
{
    struct os_device              parent;     /* 继承自 os_device_t */
    const struct os_sensor_ops   *ops;        /* 传感器操作接口 */
    os_sensor_info_t              info;       /* 传感器信息 */
    os_sensor_data_t              data;       /* 传感器数据 */
    void                        (*callback)(void *arg); /* 数据就绪回调 */
} os_device_sensor_t;

2.2 传感器数据

typedef struct
{
    os_uint32_t timestamp;       /* 时间戳 */
    union
    {
        struct { float x, y, z; } accel;    /* 加速度 (m/s²) */
        struct { float x, y, z; } gyro;     /* 角速度 (rad/s) */
        float temperature;                  /* 温度 (℃) */
        float humidity;                     /* 湿度 (%) */
        float pressure;                     /* 气压 (Pa) */
        float light;                        /* 光照 (lux) */
    };
} os_sensor_data_t;

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三、核心 API

/* 打开/关闭传感器设备 */
os_device_t *os_device_open(const char *name);
os_err_t os_device_close(os_device_t *dev);

/* 读取传感器数据 */
os_err_t os_sensor_read(os_device_t *dev, os_sensor_data_t *data);

/* 配置传感器参数 */
os_err_t os_sensor_control(os_device_t *dev, os_uint32_t cmd, void *arg);

/* 设置数据就绪回调 */
os_err_t os_sensor_set_callback(os_device_t *dev,
                                void (*callback)(void *arg));

常用控制命令

命令	说明
OS_SENSOR_CTRL_SET_RANGE	设置量程
OS_SENSOR_CTRL_SET_ODR	设置输出数据速率
OS_SENSOR_CTRL_SET_POWER	设置功耗模式
OS_SENSOR_CTRL_SELF_TEST	执行自检

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四、使用示例

4.1 温湿度传感器读取

#include <device.h>
#include <sensor.h>

void sensor_demo(void)
{
    os_device_t *sensor;
    os_sensor_data_t data;

    /* 打开温湿度传感器 */
    sensor = os_device_open("sht30");
    if (sensor == NULL)
    {
        os_kprintf("Sensor not found\r\n");
        return;
    }

    while (1)
    {
        /* 读取传感器数据 */
        if (os_sensor_read(sensor, &data) == OS_SUCCESS)
        {
            os_kprintf("Temperature: %.1f C, Humidity: %.1f %%\r\n",
                       data.temperature, data.humidity);
        }

        os_task_msleep(2000);  /* 每 2 秒读取一次 */
    }
}

4.2 加速度计读取

void accel_demo(void)
{
    os_device_t *accel;
    os_sensor_data_t data;

    accel = os_device_open("accel_mpu6050");
    if (accel == NULL) return;

    /* 设置量程为 ±8g */
    int range = 8;
    os_sensor_control(accel, OS_SENSOR_CTRL_SET_RANGE, &range);

    while (1)
    {
        os_sensor_read(accel, &data);
        os_kprintf("Accel: X=%.2f Y=%.2f Z=%.2f m/s²\r\n",
                   data.accel.x, data.accel.y, data.accel.z);
        os_task_msleep(100);
    }
}

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📝 本节小结

1. 传感器框架提供统一的传感器抽象接口
2. 支持加速度计/陀螺仪/温湿度/气压/光照等常见传感器
3. os_sensor_read 读取传感器数据，os_sensor_control 配置参数
4. 可通过回调机制实现数据就绪通知

🔗 相关链接

• 5.1 设备驱动框架
• 5.3 I2C 设备
• 第5章 README