由于传感器种类众多，RT-Thread官方设计了传感器框架，为上层提供统一的操作接口，提高上层代码的可重用性；简化底层驱动开发的难度，只要实现简单的 ops(operations: 操作命令) 就可以将传感器注册到系统上。

本博客中2、使用步骤处源码均出自RT-Thread官网开源项目：分布式温度监控系统

1、整体框架

Sensor 驱动框架
①为上层用户提供了标准 device 接口open/close/read/write/control；
②为驱动层提供了简单的 ops 接口:fetch_data/control
使用sensor框架只需要实现ops接口，即可调用device接口对传感器进行操作。

Sensor设备其实是对标准设备rt_device的一个丰富，是在原有标准设备的基础上增加了Sensor自己独有的一部分属性和控制命令 (Type、info…)

Sensor设备结构体

struct rt_sensor_device
{
    
    struct rt_device             parent;    /* The standard device */

    struct rt_sensor_info        info;      /* The sensor info data */
    struct rt_sensor_config      config;    /* The sensor config data */

    void                        *data_buf;  /* The buf of the data received */
    rt_size_t                    data_len;  /* The size of the data received */

    const struct rt_sensor_ops  *ops;       /* The sensor ops */

    struct rt_sensor_module     *module;    /* The sensor module */

    rt_err_t (*irq_handle)(rt_sensor_t sensor);  /* Called when an interrupt is generated, registered by the driver */
};
typedef struct rt_sensor_device *rt_sensor_t;

结构体struct rt_sensor_device主要成员的意义

Sensor驱动框架的使用主要围绕着Sensor设备结构体struct rt_sensor_device进行配置。

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2、使用步骤

①ENV工具配置

开启Sensor驱动框架

下载DS18B20驱动组件

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②Sensor框架初始化

以传感器ds18b20温度传感器为例

初始化函数

static int rt_hw_ds18b20_port(void)
{
    
    struct rt_sensor_config cfg;
    
    cfg.intf.user_data = (void *)DS18B20_DATA_PIN;
    rt_hw_ds18b20_init("ds18b20", &cfg);
    
    return RT_EOK;
}

在rt_hw_ds18b20_init中对rt_sensor_t的成员进行初始化

int rt_hw_ds18b20_init(const char *name, struct rt_sensor_config *cfg)
{
    
    rt_int8_t result;
    rt_sensor_t sensor_temp = RT_NULL; 
    
    if (!ds18b20_init((rt_base_t)cfg->intf.user_data))
    {
    
        /* temperature sensor register */
        sensor_temp = rt_calloc(1, sizeof(struct rt_sensor_device));
        if (sensor_temp == RT_NULL)
            return -1;

        sensor_temp->info.type       = RT_SENSOR_CLASS_TEMP;
        sensor_temp->info.vendor     = RT_SENSOR_VENDOR_DALLAS;
        sensor_temp->info.model      = "ds18b20";
        sensor_temp->info.unit       = RT_SENSOR_UNIT_DCELSIUS;
        sensor_temp->info.intf_type  = RT_SENSOR_INTF_ONEWIRE;
        sensor_temp->info.range_max  = SENSOR_TEMP_RANGE_MAX;
        sensor_temp->info.range_min  = SENSOR_TEMP_RANGE_MIN;
        sensor_temp->info.period_min = 5;

        rt_memcpy(&sensor_temp->config, cfg, sizeof(struct rt_sensor_config));
        sensor_temp->ops = &sensor_ops;

        result = rt_hw_sensor_register(sensor_temp, name, RT_DEVICE_FLAG_RDONLY, RT_NULL);
        if (result != RT_EOK)
        {
    
            LOG_E("device register err code: %d", result);
            goto __exit;
        }

    }
    return RT_EOK;
    
__exit:
    if (sensor_temp)
        rt_free(sensor_temp);
    return -RT_ERROR;     
}

认真查看上面代码，发现函数先给rt_sensor_t 分配内存空间，随后初始化成员info和ops
其中的重点：要对ops中的两个函数进行定义与实现

static struct rt_sensor_ops sensor_ops =
{
    
    ds18b20_fetch_data, //读取传感器数据
    ds18b20_control	//修改传感器配置
};

最后调用rt_hw_sensor_register函数对rt_sensor_device.parent成员进行初始化，主要包括了设备id、类型、device层接口函数

就是在这里使rt_device中接口的函数指针指向了rt_sensor中定义的函数

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③创建线程

在Sensor初始化完成之后就可以创建一个读取传感器数据的线程了

    ds18b20_thread = rt_thread_create("18b20tem", read_temp_entry, "temp_ds18b20",
                                      640, RT_THREAD_PRIORITY_MAX / 2, 20);

static void read_temp_entry(void *parameter)
{
    
    rt_device_t dev = RT_NULL;
    struct rt_sensor_data sensor_data;
    rt_size_t res;

    dev = rt_device_find(parameter);
    if (dev == RT_NULL)
    {
    
        rt_kprintf("Can't find device:%s\n", parameter);
        return;
    }

    if (rt_device_open(dev, RT_DEVICE_FLAG_RDWR) != RT_EOK)
    {
    
        rt_kprintf("open device failed!\n");
        return;
    }
    rt_device_control(dev, RT_SENSOR_CTRL_SET_ODR, (void *)100);

    while (1)
    {
    
        res = rt_device_read(dev, 0, &sensor_data, 1);
        //...
        //数据处理
        //...
        rt_thread_mdelay(1000);
	}
}

先根据传进来的传感器名称变量parameter找到设备

dev = rt_device_find(parameter);

此处以读写的方式RT_DEVICE_FLAG_RDWR打开设备

rt_device_open(dev, RT_DEVICE_FLAG_RDWR);

调用control接口修改设备配置

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

调用read接口读取传感器数据

rt_device_read(dev, 0, &sensor_data, 1);

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3、源码追踪

一开始理解源码的时候，十分好奇为什么调用一个rt_device_read函数就可以读取传感器数据，它的底层到底是怎样连接上的，接下来一步步进行追踪，不喜欢的可以跳过不看~(前方高能有点绕)

在用户定义函数read_temp_entry中，按F12去rt_device_open()的定义可以看到函数里调用了device_open()，再按F12进去就跳到了一处这样的宏定义，可以看出这里是调用了某处定义的函数

而我在前面提到过的rt_hw_sensor_register()函数里面，也有一处很像的赋值语句

rt_hw_sensor_register()在传感器初始化函数rt_hw_ds18b20_init()中

而rt_hw_sensor_register()函数里面正是对rt_sensor_t 里面的struct rt_device parent进行定义，而struct rt_device parent类型结构体如下

struct rt_device
{
    
    struct rt_object          parent;                   /**< inherit from rt_object */
	//...
	//...
	//...
	
	#ifdef RT_USING_DEVICE_OPS
	    const struct rt_device_ops *ops;
	#else
	    /* common device interface */
	    rt_err_t  (*init)   (rt_device_t dev);
	    rt_err_t  (*open)   (rt_device_t dev, rt_uint16_t oflag);
	    rt_err_t  (*close)  (rt_device_t dev);
	    rt_size_t (*read)   (rt_device_t dev, rt_off_t pos, void *buffer, rt_size_t size);
	    rt_size_t (*write)  (rt_device_t dev, rt_off_t pos, const void *buffer, rt_size_t size);
	    rt_err_t  (*control)(rt_device_t dev, int cmd, void *args);
	#endif
	//...
	//...
	//...
};

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绕了一大圈之后发现
用户调用的rt_device_open()实则是调用了rt_hw_sensor_register()里面所指向的函数
此处选择rt_sensor_read()
跳转进去函数static rt_size_t rt_sensor_read(rt_device_t dev, rt_off_t pos, void *buf, rt_size_t len)
会发现里面调用了sensor->ops->fetch_data(sensor, buf, len);
这不正是我们初始化传感器时所实现的ops接口的2个函数之一吗

static struct rt_sensor_ops sensor_ops =
{
    
    ds18b20_fetch_data, //读取传感器数据
    ds18b20_control	//修改传感器配置
};

结论：调用rt_device_open()几经转折之后调用的就是用户自己定义的xxx_fetch_data()函数

这兜兜转转的可把我绕懵逼了…在使用框架前一定搞清楚底层的调用逻辑，不然总感觉心底不踏实，可能是被bug折腾怕了吧~
该博客是我在学习RT-Thread官网开源项目时的总结归纳，如果觉得有用，可以点赞+收藏支持一下啊