光传感器和距离传感器TMD22713源代码执行过程分析

Light Sensor& Proximity Sensor

TMD27713T内部集成一个光传感器，一颗红外发射管和一颗红外接收极管。

ALS环境光传感器，距离检测和红外灯在一个模块上，ALS：近似于人眼的反应，可编程积分时间，可编程的中断阀值，很高的灵敏度。距离检测：校准到100mm的精度，消除工厂校准，可编程的数字红外脉冲。可编程的电流源的红外灯，可编程的中断阀值，可编程的等待时间。带微光学透镜的装置为红外线能的发送和接收提供高能有效的能量，降低整体功耗。

Detailed Description：光到数字的装置提供了片上光敏二极管，AD转换，时钟，累加器，缓存，校准，状态机和I2C接口。

光传感器，根据光线强度输出模拟信号，按电压大小指示环境光线强度。配合LED驱动芯片，自动调整LCD的背光强度。光线传感器根据光线强度输出一个指示信号，然后经过放大器送出。

Proximity Sensor是由一颗红外发射管和一颗红外接收极管组成。通电后，红外管发射的红外光由于没有遮挡物反射红外信号，红外接收管没有动作。当有遮挡物时，会反射红外光，接收管接收到信号后，红外管导通，发出中断信号给DBB。LC1810通过I2C接口控制Gsensor、ALS&PS、COMPASS、Gyroscope芯片，通过GPIO完成各芯片的中断处理。接近光检测器被配置好相关红外感知灵敏度，但红外LED反射收到时，接近光检测器内部光敏二极管产生对应强度的电流，并转化为相应的数字量，并产生中断给微控制器（LC1810）,LC1810通过I2C得到相关数字信息，并通过检测内部算法得到最终“接近信息”。 

 

 

源代码位置：kernel\lc1810\arch\arm\mach-comip\board-lc1810.c

 

板子上的信息：

/*ALS + PS*/tmd22713初始化时i2c_client的配置信息

#if defined(CONFIG_LIGHT_PROXIMITY_TMD22713T)

static structtaos_cfgcomip_i2c_tmd22713_info= {

        .calibrate_target = 300000,

        .als_time = 50,//200,

        .scale_factor = 1,

        .gain_trim = 512,

        .filter_history = 3,

        .filter_count = 1,

        .gain = 1,//2,

        .prox_threshold_hi = 500,//120,

        .prox_threshold_lo = 400,//80,

        .als_threshold_hi = 3000,

        .als_threshold_lo = 10,

        .prox_int_time = 0xee, /* 50ms */

        .prox_adc_time = 0xff,

        .prox_wait_time = 0xee,

        .prox_intr_filter = 0x11,//0x23,

        .prox_config = 0,

        .prox_pulse_cnt = 0x08,

        .prox_gain = 0x61,//0x62,

   .int_gpio = mfp_to_gpio(TMD22713T_INT_PIN),

};

#endif

 

//TMD22713在板子上的I2C接口信息：

static struct i2c_board_info comip_i2c1_board_info[] = {

#if defined(CONFIG_LIGHT_PROXIMITY_TMD22713T)

        {

                  .type = "tritonFN",

                  .addr = 0x39,

                  .platform_data = &comip_i2c_tmd22713_info,

        },

#endif

#if defined(CONFIG_LIGHT_PROXIMITY_TAOS_TMD22713T)

        {

                  .type = "tritonFN",

                  .addr = 0x39,

        },

#endif

…….}

 

代码位置：kernel\lc1810\drivers\misc\light_prox\Tmd22713.c

 

DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(waitqueue_read);   //定义一个等待队列用于处理中断

 

#define ALS_PROX_DEBUG

static char pro_buf[4];

static int mcount = 0;

static char als_buf[4];

static bool enable_irq_mask = (bool)0;

// per-device data

struct taos_data {                              //定义taos_data结构体

        struct i2c_client *client;                    //定义I2c_client表示用的实际设备

        struct taos_cfg *taos_cfg_data;              //初始化的配置信息

        struct work_struct work;                   //定义一个work_struct结构体处理任务

        struct wake_lock taos_wake_lock;           //定义一个锁

        struct semaphore update_lock;             //定义一个信号量

        struct miscdevice light_dev;               //定义一个misc的设备light_dev 

        struct miscdevice prox_dev;                //定义一个misc的设备prox_dev    

        wait_queue_head_t light_event_wait;        //定义一个光传感器的等待队列

        wait_queue_head_t proximity_event_wait;    //定义一个距离传感器的等待队列

        int lux_state;                            //lux的状态？

        int light_event;                          //light的事件

        int light_poll_delay;                      //light轮询时间

        int prox_state;                          //prox的状态

        int prox_event;                         //prox的事件

        int prox_poll_delay;                                          //prox的轮询时间

        int irq;                               //中断

};

 

 

程序执行时：

1、 module_init(taos_init);调用taos_init

2、 static int __init taos_init(void)调用 i2c_add_driver(&taos_driver)加载驱动;

3、 驱动定义如下：

static struct i2c_driver taos_driver = {

.driver = {

                   .owner = THIS_MODULE,

                   .name = TAOS_DEVICE_NAME,

},

.suspend = taos_suspend,

.resume = taos_resume,

.id_table = taos_idtable,//用于I2C driver的probe函数调用                             

.probe = taos_probe,    /* bus->match成功后调用 */                                  

.remove = __devexit_p(taos_remove),

}

I2C_driver对应一套驱动方法，主要成员是probe（）、remove（）、suspend（）等。另外id_table是该驱动所支持的I2C设备的ID表。I2C_client对应于真实的物理设备，每个I2C设备都需要一个I2C_client来描述。I2C_driver与I2c_client的关系是一对多，一个I2C设备上可以支持多个同类型的I2c_client.

I2C_client的信息在BSP板文件board-lc1810.c中通过i2c_borad_info填充。

在I2C总线驱动i2c_bus_type的match()函数i2c_device_match()中，会调用i2c_match_id()函数匹配板文件中定义的ID和i2c_driver所支持的ID表。通过bus->match()匹配成功后开始调用probe函数进行一系列初始化动作。

4、 static int taos_probe(struct i2c_client *clientp, const struct i2c_device_id *idp)的执行过程。

1）、读取chipID，检测是否正确。

2）、为taos_data分配空间并利用memset清零。

3）、使用函数wake_lock_init()新建wakelock，该函数设置锁的名字，类型，最后将新建的锁挂接到一个专门链接这些非锁状态的链表上

4）、初始化taos_data中两个设备的轮询等待时间，获取client指针。

5）、INIT_WORK(&(taos_datap->work),taos_work_func);

第一个参数是初始化的一个工作队列，第二个参数是对这个工作队列的处理函数。INIT_WORK()函数把这个队列和处理函数绑定。

处理函数如下：

static void taos_work_func(struct work_struct * work)

{

struct taos_data *taos_data = container_of(work, struct taos_data, work);

wake_lock(&taos_datap->taos_wake_lock);

taos_get_data();

/*<after read data done, taos will not clear interrupts self-motion>*/

taos_interrupts_clear(taos_data);

wake_unlock(&taos_datap->taos_wake_lock);

}利用锁互斥访问，通过taos_get_data()获取数据。Taos_get_data()通过I2C命令读取寄存器和当前的状态设置距离传感器prox的阀值或者设置光传感器als的阀值，通过taos_als_get_data()最终获取数据。

6）、通过init_waitqueue_head()函数分别初始化light和prox的等待队列。

7）、填充light_dev和prox_dev的结构体，然后通过misc_register()函数注册两个设备，分别是light设备和prox设备。

8）、通过i2c_smbus_write_byte操作控制寄存器。Sensor powerdown for init。

9）、ret = gpio_request(taos_datap->taos_cfg_data->int_gpio, "taos irq");

gpio_direction_input(taos_datap->taos_cfg_data->int_gpio);

taos_datap->irq =gpio_to_irq(taos_datap->taos_cfg_data->int_gpio);

ret =request_irq(taos_datap->irq,taos_irq_handler,

                             IRQ_TYPE_EDGE_FALLING, "taos_irq", taos_datap);

其中request_irq（）函数通过中断申请，得到中断后用中断处理函数taos_irq_handler()进行处理。中断函数如下：

static irqreturn_t taos_irq_handler(int irq, void *dev_id)

{

disable_irq_nosync(taos_datap->irq);

     schedule_work(&taos_datap->work);

enable_irq(taos_datap->irq);

return IRQ_HANDLED;

}

系统调用处理在等待队列中的work事件。

其中：workqueue内核实现原理可以描述如下：

       在Workqueue机制中，提供了一个系统默认的workqueue队列——keventd_wq，这个队列是Linux系统在初始化的时候就创建的。用户可以直接初始化一个work_struct对象，然后在该队列中进行调度，使用更加方便。

 Workqueue编程接口序号接口函数说明：

      a、 create_workqueue 用于创建一个workqueue队列，为系统中的每个CPU都创建一个内核线程。

输入参数：@name：workqueue的名称

      b、 create_singlethread_workqueue 用于创建workqueue，只创建一个内核线程。输入参数：@name：workqueue名称

      c、 destroy_workqueue 释放workqueue队列。输入参数：@ workqueue_struct：需要释放的workqueue队列指针

      d、 schedule_work 调度执行一个具体的任务，执行的任务将会被挂入Linux系统提供的workqueue——keventd_wq输入参数：@ work_struct：具体任务对象指针

      e、 schedule_delayed_work 延迟一定时间去执行一个具体的任务，功能与schedule_work类似，多了一个延迟时间，输入参数：@work_struct：具体任务对象指针@delay：延迟时间

      f、 queue_work 调度执行一个指定workqueue中的任务。输入参数：@ workqueue_struct：指定的workqueue指针@work_struct：具体任务对象指针

      g、 queue_delayed_work 延迟调度执行一个指定workqueue中的任务，功能与queue_work类似，输入参数多了一个delay。

 

 

在进行系统调用处理时用的是轮询处理的方法，程序中分别为light和prox定义了两个file_operations，连接如下：

const structfile_operations taos_light_fops = {

.owner = THIS_MODULE,

.read = light_read,

     .poll = light_poll,//轮询函数

.unlocked_ioctl = light_ioctl,

.open = light_open,

.release = light_release,

};

 

 

const structfile_operations taos_prox_fops= {

.owner = THIS_MODULE,

.read = prox_read,

     .poll = prox_poll,//轮询函数

.unlocked_ioctl = prox_ioctl,

.open = prox_open,

.release = prox_release,

};

 

Select（）和poll（）是与设备阻塞与非阻塞访问息息相关的，使用非阻塞I/O的应用程序通常会使用select和poll（）系统调用查询是否可对设备进行无阻塞的访问。

 

static unsigned intlight_poll(struct file *file, struct poll_table_struct *poll)

{

        int mask = 0;

        struct taos_data *data = (struct taos_data*)file->private_data;

 

        poll_wait(file, &data->light_event_wait, poll);

        if (data->light_event)

                  mask |= POLLIN | POLLRDNORM;

        return mask;

}

 

//第一个参数是file结构体指针，第二个为轮询表指针

static unsigned intprox_poll(struct file *file, struct poll_table_struct *poll)

{

        int mask = 0;

        struct taos_data *data = (struct taos_data*)file->private_data;

        poll_wait(file, &data->proximity_event_wait, poll);

        if (data->prox_event)

                  mask |= POLLIN | POLLRDNORM;

        return mask;

}

Poll（）第一个参数是file的结构体指针，第二个参数是轮询表指针。这个函数的两项工作：

、对可能引起的设备文件状态变化的等待队列调用poll_wait（）函数，将对应的等待队列添加到poll_table。

②、返回表示是否能对设备进行无阻塞的读写访问的掩码。

Poll_wait()的工作是把当前的进程添加到wait参数指定的等待列表（poll_table）中。

阻塞和非阻塞访问时I/O操作的两种不同的模式，阻塞在I/O操作暂时不可进行时会让进程睡眠，非阻塞则不然。在设备驱动中阻塞I/O一般基于等待队列来实现，等待队列可用于同步驱动中事件发生的先后顺序。使用非阻塞I/O的应用程序也可借助轮询函数来查询设备是否能立即被访问，用户空间调用select（）和poll（）接口，设备驱动提供poll（）函数。设备驱动的poll（）本身不会阻塞，但是poll（）和select（）系统调用则会阻塞的等待文件描述集合中至少一个可访问或超时。

10）、disable_irq_nosync(taos_datap->irq);