SR501人体红外模块

---

前言

人体红外模块 是一种能够检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。广泛应用于各种自动化控制装置中。比如常见的楼道自动开关、防盗报警等。

---

一、SR501模块介绍

引脚 ： VCC，OUT, GND。

功能 ：一种常见的人体红外传感器模块，用于检测人体的活动。

红外感应原理 ：SR501 模块内部包含一个红外传感器探测单元，该单元可以检测环境中的红外辐射变化。即使在黑暗中，人体也会通过辐射红外能量来体现温度差异。

• 静止状态（无人靠近）时，OUT 引脚通常为低电平。
• 当有人体靠近时，OUT 引脚通常会从低电平变为高电平。

2 个电位器 : 可以通过电位器实现封锁时间和检测距离的调节 （ 延时控制，距离调节 ）。

二、设备树添加节点

配置设备树需要对 GPIO 引脚 以及相关的 pincontrol 配置。由于本实验是使用 SR501 模块，所以不需要配置 pincontrol 。

通过 SR501人体红外模块 的原理图得到 该模块 高电平有效。我将其接到开发板的 gpio4-19 引脚。
compatible ：用于 和 驱动程序进行匹配。
使用 gpio4 组的 19 号引脚。（每一组有 32 个引脚）

三、驱动程序

1. 定义字符设备结构体。
   由于 使用 模块 SR501，只需要读出引脚电平即可。

static struct file_operations sr501_ops={
	.owner = THIS_MODULE,
    .read  = sr501_read,
};

2. 实现 read 函数。

wait_event_interruptible(sr501_wq, sr501_data); ： 这是一个等待队列的函数调用。当前执行的线程（或进程）进入睡眠状态，直到满足指定的条件。

sr501_wq ：等待队列头对象。

sr501_data 是条件。如果 sr501_data 为真（非零），表示数据已经准备好，线程可以继续执行。否则，线程将进入睡眠状态，并被放入等待队列。
copy_to_user 函数的作用是将内核空间中的数据复制到用户空间的缓冲区（buf）中。

static wait_queue_head_t sr501_wq;		// 定义队列头

static ssize_t sr501_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *oddset)
{
	int err;
	int len = (size < 4) ? size : 4;
	wait_event_interruptible(sr501_wq, sr501_data);		/* 无数据休眠，有数据唤醒 */
	err = copy_to_user(buf, &sr501_data, len);
	sr501_data = 0;
	return len;
}

3. 定义一个platform_driver
   sr501_table 数组 用于和设备树里的 信息进行匹配。
   匹配成功后 直接调用 sr501_probe 函数。

static const struct of_device_id sr501_table[] = {
	{ .compatible = "my,sr501"},
	{},
};

static struct platform_driver sr501_driver = {
	.driver = {
		.name		= "sr501",
		.of_match_table = sr501_table,
	},
	.probe			= sr501_probe,
	.remove			= sr501_remove,
};

3. 注册一个 file_operations 结构体，platform_driver。
   在 入口函数里进行注册，在出口函数里进行 卸载。

init_waitqueue_head：这是一个内核函数，用于初始化一个等待队列头对象。等待队列头用于管理等待队列。
&sr501_wq：这是等待队列头对象的地址。

static int sr501_init(void)  
{
	int err;
	major = register_chrdev(0, "sr501", &sr501_ops);
	class = class_create(THIS_MODULE, "sr501_class");
	err = PTR_ERR(class);   
	if (IS_ERR(class)) {
		printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
		unregister_chrdev(major, "sr501");
		return -1;
	}
	
	platform_driver_register(&sr501_driver);
	
	init_waitqueue_head(&sr501_wq);						// 初始化等待队列头
	return 0;
}

static void sr501_exit(void)  
{
	platform_driver_unregister(&sr501_driver);
	class_destroy(class);
	unregister_chrdev(major, "sr501");
}

5. 实现 probe 函数。
   当设备树 和 驱动和程序匹配成功后调用 probe 函数。

gpiod_get ：从设备树里获取 GPIO 引脚信息。
==gpiod_direction_input ==： 设置引脚方向。（）输入
gpiod_to_irq ：获得中断号。
request_irq ： 申请中断。第二个参数是 中断处理函数。

static int sr501_probe(struct platform_device *pdev)
{
	sr501_gpio = gpiod_get(&pdev->dev, NULL, 0);		//获取引脚信息
	gpiod_direction_input(sr501_gpio);		// 设置为 输入引脚

	irq = gpiod_to_irq(sr501_gpio);			// 获取中断号
	request_irq(irq, sr501_isr, IRQF_TRIGGER_RISING|IRQF_TRIGGER_FALLING, "sr501", NULL);		//请求中断

    device_create(class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "sr501"); 		//创建设备节点
	return 0;
}

6. 在 probe 里申请了，就需要在 remove 函数里进行卸载.

	device_destroy(class,MKDEV(major, 0));
	free_irq(irq, NULL);
	gpiod_put(sr501_gpio);

7. 中断处理函数。
   wake_up 唤醒 在 read 函数里休眠的队列。将 sr501_data 赋值为 1 ，则 read 函数里条件为真，执行程序。

static irqreturn_t sr501_isr(int irq, void *dev_id)
{
	sr501_data = 1;
	wake_up(&sr501_wq);			/* 唤醒队列 */
	return IRQ_HANDLED;
}

四、测试程序

首先判断参数 argc 是否正确。
以 O_RDWR 可读可写的方式打开设备节点，获取设备句柄 fd 。
while 循环里读引脚电平，当 引脚为高电平 并且 正确读出时，打印有人靠近。

	if(argc != 2)
	{
		printf("Usage: %s \n",argv[0]);
		return -1;
	}

	//打开文件
	fd = open(argv[1], O_RDWR);
	if(-1 == fd)
	{
		printf("open %s error!\n",argv[1]);
		return -1;
	}

	while (1)
	{
		ret = read(fd, &val, 4);
		if((1 == val) && (ret == 4))
			printf("有人靠近！\n");
	}
	close(fd);

五、上机测试及效果

1. 将 .ko 文件加载到内核。
   使用 insmod 命令可以将 KO 文件加载到内核中，使模块生效。而使用rmmod 命令可以卸载已加载的模块，lsmod 命令 可以观察已加载到内核的文件。
   
2. 执行测试程序。 /dev/sr501 是在驱动程序中创建的设备节点 ( device_create )。
   当有人靠近时，通过读出引脚电平的变化判断是否有人靠近。
   

总结