AWorks對常見的外部通用設備接口應用

AWorks對常見的外部設備進行了統(tǒng)一的抽象，定義了訪問外部設備的通用接口。比如，LED、蜂鳴器、數(shù)碼管、按鍵等。應用程序基于通用接口編程，將使應用程序不與具體的硬件設備綁定，換句話說，應用程序可以跨平臺復用，在任何運行AWorks的硬件平臺上運行。

6.1 通用LED接口

AWorks提供了操作LED的通用接口，詳見表6.1。

表6.1 通用LED接口（aw_led.h）

1. 設置LED的狀態(tài)

設置LED狀態(tài)的函數(shù)原型為：

其中，id為LED編號，系統(tǒng)為每個LED都分配了一個唯一ID，通常都是從0開始順序為各個LED編號。如有2個LED，則LED的編號為0~1。布爾類型on參數(shù)表明是否點亮LED，若其值為AW_TRUE，則表示點亮LED；若其值為AW_FALSE，則表示熄滅LED。

aw_bool_t類型是AWorks在aw_types.h文件中自定義的布爾類型，使用該類型定義的數(shù)據(jù)，其值只能為真（AW_TRUE）或假（AW_FALSE）。

點亮編號為0的LED范例程序詳見程序清單6.1。

程序清單6.1 使用aw_led_set()點亮LED的范例程序

熄滅編號為0的LED范例程序詳見程序清單6.2。

程序清單6.2 使用aw_led_set()熄滅LED范例程序

函數(shù)的返回值表示本次操作的結(jié)果，其類型為aw_err_t，該類型在aw_errno.h文件中定義的一個有符號的整數(shù)類型。若接口返回值的類型為aw_err_t，則具有通用的含義：

• 若返回值為AW_OK（常量宏，值為0），則表示操作成功；

• 若返回值為負值，則表示操作失敗，失敗的原因通過返回值確定；

• 若返回值為正數(shù)，則具體含義由接口定義，無特殊說明時，表明不會返回正數(shù)。

實際上AW_OK是在aw_common.h文件中定義的常量宏，其值為0，定義如下：

當返回負值時，則表示操作失敗，具體失敗的原因可根據(jù)返回值查找aw_errno.h文件中定義的錯誤號，通過錯誤號的含義即可確定失敗的原因，詳見表6.2。

表6.2 常見錯誤號的含義（aw_errno.h）

假設硬件只有兩個LED，其操作編號為100的LED，由于LED不存在，將返回-AW_ENODEV，表示設備不存在。注意：AW_ENODEV的前面有一個負號，操作無效ID的范例程序詳見程序清單6.3。

程序清單6.3 操作無效ID的范例程序

通常操作LED，只要LED編號是有效的，這操作均會成功，其返回值為AW_OK。

2. 點亮LED

點亮LED的函數(shù)原型為：

其中，id為LED編號，函數(shù)的返回值為標準錯誤號，點亮編號為0的LED范例程序詳見程序清單6.4。

程序清單6.4 aw_led_on()范例程序

3. 熄滅LED

熄滅LED的函數(shù)原型為：

其中，id為LED編號，函數(shù)的返回值為標準錯誤號，熄滅編號為0的LED范例程序詳見程序清單6.5。

程序清單6.5 aw_led_off()范例程序

4. 翻轉(zhuǎn)LED的狀態(tài)

翻轉(zhuǎn)LED的狀態(tài)就是使LED由點亮狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鐮顟B(tài)或由熄滅狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)辄c亮狀態(tài)，其函數(shù)原型為：

其中，id為LED編號，函數(shù)的返回值為標準錯誤號，通過翻轉(zhuǎn)LED狀態(tài)的接口可以實現(xiàn)LED閃爍，其范例程序詳見程序清單6.6。

程序清單6.6 aw_led_toggle()范例程序

為了展示接口的使用方法，該程序使用了3種方式實現(xiàn)LED的閃爍，詳見程序清單6.7。

程序清單6.7 LED閃爍范例程序

6.2 通用鍵盤接口

AWorks實現(xiàn)了一個輸入子系統(tǒng)架構(gòu)，可以統(tǒng)一管理按鍵、鼠標、觸摸屏等外部輸入事件。這里以使用按鍵為例，講述輸入系統(tǒng)的使用方法。

對于鍵盤，無論是獨立鍵盤、矩陣鍵盤還是外接的外圍鍵盤管理芯片（如ZLG72128），均可以使用輸入系統(tǒng)進行管理。

對于用戶來講，要使用按鍵，即需要對外部輸入的按鍵事件進行處理，為此，需要向系統(tǒng)中注冊一個輸入事件處理器，該處理器中，包含了用戶自定義的事件處理函數(shù)，當有按鍵事件發(fā)生時，系統(tǒng)將自動回調(diào)事件處理器中的用戶函數(shù)。

AWorks提供了注冊輸入事件處理器的接口，其函數(shù)原型為：

其中，p_input_handler為指向輸入事件處理器的指針，pfn_cb為指向用戶自定義的輸入事件處理函數(shù)的指針，p_usr_data為按鍵處理函數(shù)的用戶參數(shù)。當輸入事件發(fā)生時，系統(tǒng)會回調(diào)pfn_cb指向的用戶處理函數(shù)，并將p_usr_data作為參數(shù)傳遞給用戶處理函數(shù)。

1. 輸入事件處理器

p_input_handler指向輸入事件處理器，其類型為：aw_input_handler_t，在

aw_input.h文件中定義，用戶無需關心該類型的具體定義，僅需使用該類型定義一個輸入事件處理器的實例。即：

其中，key_handler為用戶自定義的輸入事件處理器，其地址可以作為p_input_handler的實參傳遞。

2. 用戶自定義事件處理函數(shù)

pfn_cb指向用戶自定義的輸入事件處理函數(shù)，其類型aw_input_cb_t為事件處理函數(shù)的類型，其在aw_input.h文件中定義如下：

當輸入事件發(fā)生時，無論是按鍵事件，還是其它坐標事件，比如：鼠標、觸摸屏等。均會調(diào)用pfn_cb指針指向的函數(shù)，當該函數(shù)被調(diào)用時，p_input_data為輸入事件相關的數(shù)據(jù)，包含事件類型（區(qū)分按鍵事件或坐標事件，比如：鼠標、觸摸屏等）、按鍵編碼、坐標等信息，用戶可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)作出相應的處理動作。p_usr_data為用戶自定義的參數(shù)，其值與注冊事件處理器時傳遞的p_usr_data參數(shù)一致，若不使用該參數(shù)，則可以在注冊事件處理器時，將p_usr_data參數(shù)的值設置為NULL。

p_input_data的類型為aw_input_event_t指針類型，該類型在aw_input.h文件中定義如下：

其本質(zhì)上是一個結(jié)構(gòu)體類型，僅包含一個數(shù)據(jù)成員，用于表示事件的類型，若為按鍵事件，則該值為AW_INPUT_EV_KEY；若為絕對事件（比如，觸摸屏），則該值為AW_INPUT_EV_ABS。

若p_input_data指向的數(shù)據(jù)中，ev_type的值為AW_INPUT_EV_KEY，則表示其指向的數(shù)據(jù)本質(zhì)上是一個完整的按鍵事件數(shù)據(jù)，其類型為aw_input_key_data_t，該類型在aw_input.h文件中定義如下：

該類型的第一個數(shù)據(jù)成員為input_ev，其中包含了事件的具體類型。也正因為其第一個數(shù)據(jù)成員的類型為aw_input_event_t，系統(tǒng)才可以在回調(diào)用戶自定義的函數(shù)時，將aw_input_key_data_t類型的指針轉(zhuǎn)換為指向aw_input_event_t類型的指針使用。

key_code為按鍵編碼，用于區(qū)分系統(tǒng)中多個不同的按鍵。例如，系統(tǒng)中存在4個按鍵，則各個按鍵對應的編碼可能分別為：KEY_0、KEY_1、KEY_2、KEY_3。這些編碼都是在aw_input_code.h文件中使用宏的形式定義的。

key_state表示本次按鍵事件具體對應的按鍵狀態(tài)，用以區(qū)分按鍵事件是按下事件還是釋放事件。若該值不為0，則表示按鍵按下；否則，表示按鍵釋放。

基于此，為了獲取到更多的按鍵相關信息，比如：按鍵編碼、按鍵狀態(tài)（按下還是釋放）等?？梢詫_input_data強制轉(zhuǎn)換為aw_input_key_data_t指針類型使用，詳見程序清單6.8。

程序清單6.8 根據(jù)輸入事件的類型使用數(shù)據(jù)

實際上，不同類型的輸入事件，其需要包含的數(shù)據(jù)是不同的，例如，對于觸摸屏事件，則需要包含橫坐標和縱坐標。為了統(tǒng)一各種不同類型的事件處理函數(shù)類型，將aw_input_event_t類型的數(shù)據(jù)作為所有事件實際數(shù)據(jù)類型的第一個成員。這樣，可以統(tǒng)一使用aw_input_event_t類型的指針指向?qū)嶋H的數(shù)據(jù)，以此統(tǒng)一事件處理函數(shù)的類型，用戶在事件處理函數(shù)中，通過查看事件類型，即可進一步將該指針強制轉(zhuǎn)換為指向?qū)嶋H數(shù)據(jù)類型的指針，使用其中更多的信息。

如圖6.1所示的類圖表示了這種關系，實際數(shù)據(jù)類型均是從基類派生而來的，aw_input_prt_data_t是指針型輸入事件，比如觸摸屏觸摸事件等，其包含了具體坐標信息。

圖6.1 各種類型的輸入事件對應的實際數(shù)據(jù)類圖

例如，使用一個按鍵（按鍵編碼為KEY_0）控制LED0，當按鍵按下時，則LED0點亮；當按鍵釋放后，則LED0熄滅，相應的按鍵處理函數(shù)詳見程序清單6.9。

程序清單6.9 按鍵處理函數(shù)范例程序

完成按鍵處理函數(shù)的定義后，函數(shù)名可作為參數(shù)傳遞給aw_input_handler_register()函數(shù)的pfn_cb形參。綜合范例程序詳見程序清單6.10。

程序清單6.10 注冊事件處理器范例程序

注冊按鍵處理器后，當按鍵按下或釋放時，均會調(diào)用注冊按鍵處理器時指定的回調(diào)函數(shù)，即程序清單6.10中的__key_process()函數(shù)。

若系統(tǒng)中存在多個按鍵，且各個按鍵的處理動作毫不相關，為了分離各個按鍵的處理代碼，可以注冊多個按鍵事件處理器，每個處理器負責處理一個或多個按鍵，范例程序詳見程序清單6.11。

程序清單6.11 注冊多個按鍵處理器范例程序

6.3 通用蜂鳴器接口

AWorks提供了操作蜂鳴器的通用接口，詳見表6.3。

表6.3 通用蜂鳴器接口（aw_buzzer.h）

1. 設置蜂鳴器的響度

該函數(shù)用于設置蜂鳴器鳴叫的響度，即控制蜂鳴器發(fā)聲的音量。其函數(shù)原型為：

beep_level即為鳴叫的響度，其值被量化為百分比，有效值為0 ~ 100。為0時表示靜音，為100時表示聲音最大。設置響度為80%的范例程序詳見程序清單6.12。

程序清單6.12 aw_buzzer_loud_set()范例程序

該接口僅用于設置蜂鳴器的響度，并不會使蜂鳴器立即發(fā)聲，必須調(diào)用aw_buzzer_on()或aw_buzzer_beep()接口，才能使蜂鳴器發(fā)聲。默認情況下，響度為0，因此，在調(diào)用相關接口使蜂鳴器鳴叫前，必須正確設置響度。

特別地，部分硬件不支持響度設置，響度是固定的，這種情況下，調(diào)用該接口是無效的，返回值為-AW_ENOTSUP（錯誤號，表示不支持）。

2. 打開蜂鳴器

打開蜂鳴器的函數(shù)原型為：

打開蜂鳴器，使蜂鳴器開始鳴叫的范例程序詳見程序清單6.13。

程序清單6.13 aw_buzzer_on()范例程序

打開蜂鳴器后，蜂鳴器開始鳴叫，若響度為0，將聽不到聲音。

3. 關閉蜂鳴器

關閉蜂鳴器的函數(shù)原型為：

關閉蜂鳴器，使蜂鳴器停止鳴叫的范例程序詳見程序清單6.14。

程序清單6.14 aw_buzzer_off()范例程序

4. 蜂鳴器鳴叫指定時間（同步）

該函數(shù)用于打開蜂鳴器，使蜂鳴器鳴叫指定時間后自動關閉，該函數(shù)會一直等到蜂鳴器鳴叫結(jié)束后返回。其函數(shù)原型為：

使蜂鳴器鳴叫50毫秒（“嘀”一聲）的范例程序詳見程序清單6.15。

程序清單6.15 aw_buzzer_beep()范例程序

注意，由于該函數(shù)會一直等到蜂鳴器鳴叫結(jié)束后才會返回，因此主程序調(diào)用該函數(shù)后，會阻塞50ms。

5．蜂鳴器鳴叫指定時間（異步）

該函數(shù)用于打開蜂鳴器，使蜂鳴器鳴叫指定時間后自動關閉，與aw_buzzer_beep()函數(shù)不同的是，該函數(shù)會立即返回，不會等待蜂鳴器鳴叫結(jié)束。其函數(shù)原型為：

使蜂鳴器鳴叫50毫秒（“嘀”一聲）的范例程序詳見程序清單6.16。

程序清單6.16 aw_buzzer_beep_async()范例程序

注意，由于該函數(shù)不會等待蜂鳴器鳴叫結(jié)束，因此，當調(diào)用該函數(shù)后，會立即返回，不會被阻塞。這是其與aw_buzzer_beep()接口的本質(zhì)區(qū)別。

基于蜂鳴器通用接口，可以編寫一個簡易測試程序，按鍵按下，蜂鳴器鳴叫；按鍵釋放，蜂鳴器停止鳴叫。范例程序詳見程序清單6.17。

程序清單6.17 蜂鳴器使用范例程序

基于此，若需要實現(xiàn)一個按鍵按下，蜂鳴器“嘀”一聲的效果，按照上述示例，可以簡單修改事件處理函數(shù)，使用aw_buzzer_beep()函數(shù)實現(xiàn)“嘀”一聲的效果，范例程序詳見程序清單6.18.

程序清單6.18 事件處理函數(shù)修改（1）

實際測試會發(fā)現(xiàn)，上述程序并不能正常工作，不能觀察到預期的現(xiàn)象。這是由于aw_buzzer_beep()函數(shù)會阻塞調(diào)用者一定的時間，而按鍵事件回調(diào)函數(shù)是在中斷環(huán)境中運行的，中斷上下文不能被阻塞，因此，aw_buzzer_beep()接口不能夠直接在按鍵事件回調(diào)函數(shù)中使用。為了實現(xiàn)該應用，可以使用不阻塞的蜂鳴器鳴叫接口aw_buzzer_beep_async()替代，范例程序詳見程序清單6.19。

程序清單6.19 事件處理函數(shù)修改（2）

6.4 通用數(shù)碼管接口

AWorks提供了操作數(shù)碼管的通用接口，詳見表6.4。

表6.4 通用數(shù)碼管接口（aw_digitron_disp.h）

1. 設置段碼解碼函數(shù)

數(shù)碼管的各個段可以組合顯示出多種圖形，使用該函數(shù)可以自定義字符的解碼函數(shù)，其函數(shù)原型為：

其中，id表示設置數(shù)碼管顯示器的編號，這里的id指的是顯示器的編號，而不是數(shù)碼管的位索引，一個數(shù)碼管顯示器可以包含多位數(shù)碼管，比如，MiniPort-View顯示器，其包含兩位數(shù)碼管。系統(tǒng)中的數(shù)碼管顯示器通常從0開始編號，例如，系統(tǒng)中共計有3個數(shù)碼管顯示器，則id為0 ~ 2。絕大部分情況下，系統(tǒng)中僅有一個數(shù)碼管顯示器，此時，其id為0。

pfn_decode為函數(shù)指針，其指向的函數(shù)即為設置的解碼函數(shù)，解碼函數(shù)的參數(shù)為uint16_t類型的字符，返回值為uint16_t類型的編碼。

實際應用中，對于8段數(shù)碼管，字符'0' ~ '9'等都是有默認編碼的，為此，AWorks提供了默認的8段數(shù)碼管解碼函數(shù)，可以支持常見的字符'0' ~ '9'以及 'A' 、'B'、 'C' 、'D'、 'E'、 'F'等字符的解碼。其在aw_digitron_disp.h文件中聲明：

如無特殊需求，可以直接將該函數(shù)作為相應數(shù)碼管顯示器的字符解碼函數(shù)，將該函數(shù)作為pfn_decode的實參傳遞，范例程序詳見程序清單6.20。

程序清單6.20 aw_digitron_disp_decode_set()范例程序

若由于應用特殊需求，要求字符使用自定義的特殊編碼，例如，要使字符'O'的編碼為 0xFC，則可以自定義如下解碼函數(shù)：

然后將該函數(shù)作為pfn_decode的實參傳遞即可：

注意，對于一個數(shù)碼管顯示器，只能設置一個解碼函數(shù)。

2. 設置數(shù)碼管閃爍

該函數(shù)可以指定數(shù)碼管顯示器的某一位數(shù)碼管閃爍，其函數(shù)原型為：

其中，id為數(shù)碼管顯示器編號；index為數(shù)碼管索引，當一個數(shù)碼管顯示器存在多位數(shù)碼管時，使用index參數(shù)指定具體操作的數(shù)碼管的位置。如MiniPort-View有兩位數(shù)碼管，則兩個數(shù)碼管的索引分別為0和1；blink表示該位是否閃爍，若其值為AW_TRUE，則閃爍，反之，則不閃爍，默認情況下，所有數(shù)碼管均處于未閃爍狀態(tài)。如設置1號數(shù)碼管閃爍的范例程序詳見程序清單6.21。

程序清單6.21 aw_digitron_disp_blink_set()范例程序

3. 顯示指定的段碼圖形

該函數(shù)用于不經(jīng)過解碼函數(shù)解碼，直接顯示段碼指定的圖形，可以靈活的顯示任意特殊圖形，其函數(shù)原型為：

其中，id為數(shù)碼管顯示器編號；index為數(shù)碼管索引；seg為顯示的段碼。如在8段數(shù)碼管上顯示字符'-'，即需要g段點亮，對應的段碼為0x02（即：0000 0010），范例程序詳見程序清單6.22。

程序清單6.22 aw_digitron_disp_at()范例程序

4. 顯示單個字符

該函數(shù)用于在指定位置顯示一個字符，字符經(jīng)過解碼函數(shù)解碼后顯示，若解碼函數(shù)不支持該字符，則不顯示任何內(nèi)容，其函數(shù)原型為：

其中，id為數(shù)碼管顯示器編號，index為數(shù)碼管索引，ch為顯示的字符。比如，顯示字符'H'的范例程序詳見程序清單6.23。

程序清單6.23 aw_digitron_disp_char_at()范例程序

5. 顯示字符串

該函數(shù)用于從指定位置開始顯示一個字符串，其函數(shù)原型為：

其中，id為數(shù)碼管顯示器編號，index為顯示字符串的數(shù)碼管起始索引，即從該索引指定的數(shù)碼管開始顯示字符串，len指定顯示的長度，p_str指向需要顯示的字符串。

實際顯示的長度是len和字符串長度的較小值，若數(shù)碼管位數(shù)不夠，則多余字符不顯示。

如顯示字符"HELLO"的范例程序詳見程序清單6.24。

程序清單6.24 aw_digitron_disp_str()范例程序

若使用的是MiniPort-View，由于只存在兩個數(shù)碼管，因此最終只會顯示"HE"。

通常情況下，需要顯示一些數(shù)字，如顯示變量的值，此時，可以先將變量通過格式化字符串函數(shù)輸出到字符串緩沖區(qū)中，然后再使用aw_digitron_disp_str()函數(shù)顯示該字符串。比如，顯示一個變量i的值，范例程序詳見程序清單6.25。

程序清單6.25 使用aw_digitron_disp_str()顯示整數(shù)變量值的范例程序

其中，aw_snprintf()與標準C函數(shù)snprintf()函數(shù)功能相同，均用于格式化字符串到指定的緩沖區(qū)中，其函數(shù)原型為（aw_vdebug.h）：

其與aw_kprintf()函數(shù)的區(qū)別是，aw_kprintf()將信息直接通過調(diào)試串口打印輸出，而aw_snprintf()函數(shù)將信息輸出到大小為sz的buf緩沖區(qū)中。

6. 顯示清屏

該函數(shù)用于顯示清屏，清除數(shù)碼管顯示器中的所有內(nèi)容，其函數(shù)原型為：

其中，id為數(shù)碼管顯示器編號，范例程序詳見程序清單6.26。

程序清單6.26 aw_digitron_disp_clr()范例程序

7. 使能數(shù)碼管顯示

數(shù)碼管默認是處于使能狀態(tài)的，只有當被禁能后，才需要使用該函數(shù)重新使能。數(shù)碼管僅在使能狀態(tài)下才可以正常顯示。

該函數(shù)用于顯示清屏，清除數(shù)碼管顯示器中的所有內(nèi)容，其函數(shù)原型為：

其中，id為數(shù)碼管顯示器編號，范例程序詳見程序清單6.27。

程序清單6.27 aw_digitron_disp_enable()范例程序

8. 禁能數(shù)碼管實現(xiàn)

數(shù)碼管默認處于使能狀態(tài)，可以正常顯示。清屏狀態(tài)下只是清空了數(shù)碼管顯示的內(nèi)容，數(shù)碼管實際上還是處于工作狀態(tài)，對于動態(tài)掃描類數(shù)碼管，依然處于動態(tài)掃描狀態(tài)，需要消耗CPU資源。若長時間不使用數(shù)碼管顯示器，可以徹底關閉數(shù)碼管顯示器，關閉數(shù)碼管掃描，節(jié)省CPU資源，甚至是關閉數(shù)碼管的電源，降低系統(tǒng)功耗。關閉數(shù)碼管顯示器的函數(shù)原型為：

其中，id為數(shù)碼管顯示器編號，范例程序詳見程序清單6.28。

程序清單6.28 aw_digitron_disp_disable()范例程序

數(shù)碼管被禁能后，將不能再正常顯示，若需正常顯示，必須使用aw_digitron_disp_enable()接口重新使能數(shù)碼管。

基于數(shù)碼管通用接口，可以編寫一個簡易的60s倒計時程序，當?shù)褂嫊r還剩5s時，數(shù)碼管閃爍。范例程序詳見程序清單6.29。

程序清單6.29 倒計時應用程序?qū)崿F(xiàn)

程序中，將應用程序使用的數(shù)碼管顯示器編號使用宏__DIGITRON_ID進行了定義，若一個系統(tǒng)中存在多個數(shù)碼管顯示器，則僅需修改該宏對應的宏值，就可以使該倒計時應用程序在不同的數(shù)碼管顯示器上運行。

6.5 通用傳感器接口

AWorks提供了通用的傳感器接口，適用于各式各樣的傳感器，例如，溫度、濕度、電壓、電流、壓強、加速度、角速度、光照傳感器等等。

在一個系統(tǒng)中，可能存在多種類型的傳感器，例如，溫度、濕度、電流、壓強等。同時，還可能存在多個同種類型的傳感器，例如，可能連接10個溫度傳感器以測試10個溫度檢測點的溫度。此外，部分傳感器可以采集多路信號，例如，溫濕度傳感器SHT11可以同時采集溫度和濕度。

為了實現(xiàn)對各式各樣的傳感器進行統(tǒng)一管理，在AWorks中，定義了“傳感器通道”的抽象概念，一個傳感器通道用于完成一路物理信號的采集。對于只能采集單一信號的傳感器，每個傳感器只能為系統(tǒng)提供一路傳感器通道，例如，LM75溫度傳感器僅能采集一路溫度信號；對于可以采集多路信號的傳感器，則每個傳感器可以為系統(tǒng)提供多路傳感器通道，例如，SHT11可以同時采集溫度和濕度，其可以為系統(tǒng)提供一路溫度傳感器通道和一路濕度傳感器通道。此外，也可能存在多個相同的傳感器，以便為系統(tǒng)提供多個同類型的的傳感器通道。

如此一來，一個系統(tǒng)中可能存在多個傳感器通道，為了區(qū)分各個傳感器通道，在AWorks中，為每個傳感器通道分配了一個唯一 id。例如，某一系統(tǒng)中存在溫度、加速度、角速度等多種傳感器，各傳感器通道對應的id分配范例詳見表6.5。

表6.5 傳感器通道id分配（僅作示意）

實際中，id 與具體硬件平臺相關，用戶應查看SDK中的用戶手冊，獲知系統(tǒng)中可用的傳感器通道資源，以正確使用各個傳感器通道。

對于應用程序來講，僅需通過id使用各個傳感器通道即可，無需關心這些通道具體是由哪個傳感器提供的。例如，某一應用需要采集一路溫度和一路濕度，底層硬件可以是一個SHT11溫濕度傳感器，也可以是一個溫度傳感器和一個濕度傳感器。

常用的傳感器接口詳見表6.6。

表6.6 通用傳感器接口（aw_sensor.h）

1. 獲取傳感器通道類型

傳感器通道有類型之分，不同的類型的傳感器通道采集的物理信號不同，不同物理信號具有不同的基本單位不同。例如，電壓的基本單位為伏特（V）；電流的基本單位為安培（A）；溫度的基本單位為℃。為便于使用，在AWorks中，將傳感器類型使用宏的形式進行了定義，常用的傳感器類型詳見表6.7。

表6.7 常用的傳感器類型定義（aw_sensor.h）

在AWorks中，提供了獲取傳感器通道類型的接口，其函數(shù)原型為：

其中，id為傳感器通道的編號。若函數(shù)返回值為非負數(shù)（>=0），則表示獲取傳感器類型成功，此時，返回值即為以AW_SENSOR_TYPE_ 為前綴的宏值；否則，表示獲取傳感器類型失敗，此時，返回值為標準錯誤碼，表示了獲取類型失敗的原因。例如，返回值為-AW_ENODEV時，表示id對應的傳感器通道不存在，沒有與之對應的傳感器設備。例如，判斷通道0是否為溫度傳感器的范例程序詳見程序清單6.30。

程序清單6.30 獲取傳感器通道類型的范例程序

2. 使能傳感器通道

在AWorks中，使用一個傳感器通道采集數(shù)據(jù)的一般流程為：

(1)使能通道；

(2)獲取數(shù)據(jù)（可以多次獲?。?/p>

(3)禁能通道，不再使用時可以禁能通道，以使傳感器進入最佳的低功耗狀態(tài)（若支持）。

AWorks為每一個步驟都提供了兩類接口：一類接口用于操作單個傳感器通道，該類接口適用于僅使用單個傳感器通道的應用程序；一類接口用于操作一組（多個）傳感器通道，該類接口適用于需要使用多個傳感器通道的應用程序。當應用需要使用多個傳感器通道時，建議使用操作一組（多個）傳感器通道的接口，而不是多次使用操作單個傳感器通道的接口，后者效率較低，影響系統(tǒng)性能。

在獲取數(shù)據(jù)前，必須使能傳感器通道，AWorks提供了兩類接口，分別用于使能單個傳感器通道和使能一組（多個）傳感器通道。

• 使能單個傳感器通道

使能單個傳感器通道的函數(shù)原型為：

其中，id為傳感器通道的編號。若函數(shù)返回值為AW_OK，則表示通道使能成功；否則，表示通道使能失敗，返回值為標準錯誤碼，可以據(jù)此判定失敗的原因。例如，返回值為-AW_ENODEV時，表示id對應的傳感器通道不存在。例如，使能通道0的范例程序詳見程序清單6.31。

程序清單6.31 使能單個傳感器通道的范例程序

• 使能一組（多個）傳感器通道

使能一組（多個）傳感器通道的函數(shù)原型為：

其中，p_ids為指向傳感器通道id列表的指針；num表示通道的數(shù)目，即id列表的大?。籶_result指向用于存儲各個通道使能結(jié)果的緩存，緩存大小應該與num一致。其類型aw_sensor_val_t 為傳感器數(shù)據(jù)類型，其詳細定義詳見程序清單6.32。

程序清單6.32 aw_sensor_val_t類型定義(aw_sensor.h)

該類型的本意是表示一個傳感器數(shù)據(jù)，如電壓、電流、溫度等，當表示一個傳感器數(shù)據(jù)時，val和unit都有著特殊的含義，具體含義將在數(shù)據(jù)獲取接口中詳細介紹。當該類型使用于此時，unit的值無效，僅使用val值表示各個通道使能的結(jié)果，此時，val值即為標準錯誤碼，若其值為AW_OK，則表示相應的通道使能成功；否則，表示相應的通道使能失敗，例如，值為-AW_ENODEV時，表示對應通道不存在。

aw_sensor_group_enable()函數(shù)的返回值同樣為標準錯誤碼，若其值為AW_OK，則表示所有通道使能成功，此時，p_result中所有數(shù)據(jù)的val值均為AW_OK，因此，當返回值為AW_OK時，無需判斷p_result中的值即可斷定所有通道使能成功；否則，表示存在使能失敗的通道，此時，可以逐一檢查p_result中的值來判斷具體哪些通道使能成功，哪些通道使能失敗。使能一組通道（通道0、3、5、6、8、9）的范例程序詳見程序清單6.33。

程序清單6.33 使能一組（多個）傳感器通道的范例程序

3. 獲取傳感器數(shù)據(jù)

通道使能后，可以獲取傳感器中的數(shù)據(jù)， AWorks提供了兩類接口，分別用于獲取單個傳感器通道的數(shù)據(jù)和獲取一組（多個）傳感器通道的數(shù)據(jù)。

• 獲取單個傳感器通道的數(shù)據(jù)

該函數(shù)用于獲取單個傳感器通道的數(shù)據(jù)，其函數(shù)原型為：

其中，id為傳感器通道的編號，p_val為輸出參數(shù)，用以返回獲取到的傳感器值。函數(shù)返回值為標準錯誤碼，若其值為AW_OK，則表示數(shù)據(jù)獲取成功；否則，表示數(shù)據(jù)獲取失敗。

aw_sensor_val_t表示傳感器數(shù)據(jù)類型，回顧（首次定義詳見程序清單6.32）其定義如下：

其中，val為傳感器數(shù)值，unit表示了數(shù)據(jù)單位。

例如：

"M"（10⁶，“兆”）、"k"（10³，“千”），"m"（10^-6，“毫”）等等，unit使用10的冪進行表示，例如，單位為"m"，則unit的值為-3。

為了規(guī)范unit的使用，unit不可以為任意值，AWorks根據(jù)國際單位制（SI）定義的詞頭（比如："m"、"μ"、"p"、"n"等等）對其可用取值進行了定義，詳見表6.8。

表6.8 uint可用取值

表中的最后一列即為unit的值，其值表示了10的冪，比如，-9表示的是10^-9。單位符號區(qū)分大小寫，例如，"m"表示“毫”，對應10^-3；而"M"表示“兆”，對應10⁶。英文前綴表示在英文單詞中，通常可以在計量單位的單詞前增加該前綴形成新的單詞，例如，長度單位米的英文單詞為：meter；而千米對應的單詞為：kilometer，這里列出英文單詞前綴，可以方便讀者理解宏值和單位符號的定義。中文讀音為該單位符號的一般讀法，括號內(nèi)的字在不致混淆的情況下可以省略（通常均省略）。

傳感器val值的實際單位為將表中所示“單位符號”作為基本單位（基本單位與傳感器類型相關，詳見表6.7）的前綴形成的單位。例如，電壓傳感器的基本單位為V，若一個電壓傳感器數(shù)據(jù)的val為1234，unit為AW_SENSOR_UNIT_MILLI（即：-3），由于-3對應的單位符號為"m"，因此，該傳感器數(shù)據(jù)的單位為"mV"，對應的電壓值即為1234mV。

如需將傳感器數(shù)據(jù)的單位轉(zhuǎn)換為基本單位，可以使用如下公式：

data值的數(shù)據(jù)單位即為基本單位，比如，安培（A）、伏特（V）等。

使用一個“整數(shù)”和一個“單位”來對傳感器數(shù)據(jù)進行表示，可以有效的避免使用浮點數(shù)（為了保證系統(tǒng)性能，AWorks內(nèi)部不直接使用浮點數(shù)，當然，應用程序依然可以使用浮點數(shù)）。

例如，電壓傳感器采集到的電壓可能為1.234V，為了避免使用小數(shù)，可以縮小單位至mV（"m"表示“毫”，10^-3），此時，1.234V即可表示為1234mV。若使用aw_sensor_val_t類型的數(shù)據(jù)表示該電壓值，則val值為1234，unit為-3（表示10^-3，對應了單位前綴："m"，即“毫”）。

由此可見， unit為負數(shù)時可以表示一個小數(shù)。此外，val值的類型為有符號32位整數(shù)，其可以表示的數(shù)據(jù)范圍為：-2147483648 ~ 2147483647。若數(shù)據(jù)超過該范圍，則也可以將unit設置為正數(shù)，例如，若傳感器數(shù)據(jù)為2147483647000，則可以將val的值設置為2147483647，unit的值設置為AW_SENSOR_UNIT_KILO（即：3，表示10³，對應了符號："k"，即“千”）。

假設傳感器通道0為一個溫度傳感器通道，則獲取溫度的范例程序詳見程序清單6.34。

程序清單6.34 獲取單通道傳感器數(shù)據(jù)的范例程序

其中，pow()函數(shù)為標準C庫提供的數(shù)學運算函數(shù)（在math.h文件中聲明），用于求取一個數(shù)的冪，其函數(shù)原型為：

其返回值即為x的y次方，即：xy。該函數(shù)的操作數(shù)均為double類型的雙精度浮點數(shù)，運算效率較低。通常情況下，如非必要，都不建議引入浮點運算。例如，一個傳感器數(shù)據(jù)僅僅只需要打印顯示，則不需要將其轉(zhuǎn)換為浮點數(shù)，僅需將小數(shù)點顯示至合適的位置即可。例如，對于一個溫度傳感器數(shù)據(jù)，若其unit為-3，則以基本單位℃為單位進行數(shù)值的打印顯示時，應顯示3位小數(shù)，比如，45087應顯示為45.087℃，基于此，分別顯示整數(shù)部分和小數(shù)部分即可：

程序中，將val值整除1000作為了整數(shù)部分，對1000取余作為了小數(shù)部分（打印小數(shù)部分時，位寬固定為3位，且不足3位時，應在前面補0，比如45087對1000取余的結(jié)果為87，但應顯示為"087"）。

由此可見，打印顯示時，完全可以避免浮點運算。需要注意的是，unit的值不一定為-3，也可能為-6或其它值。這種情況下，就要分別處理，例如，為-6時，應打印顯示6位小數(shù)：

顯然，這樣處理起來略顯復雜，需要分別為不同的unit值打印不同的小數(shù)位數(shù)。但在實際應用中，顯示的小數(shù)位數(shù)往往是固定的，其通常由實際顯示器（比如：數(shù)碼管位數(shù)，顯示器位寬等）或具體應用需求決定，不難想象，如果一個顯示器一會兒顯示3位小數(shù)，一會兒顯示6位小數(shù)，用戶體驗將很難得到保證。

如果應用需要將顯示的小數(shù)位數(shù)固定為3，那么當unit為-6時，可以將unit轉(zhuǎn)換為-3后再按照3位小數(shù)進行顯示，例如：

程序中，首先將unit的值增加了3，即表示將數(shù)據(jù)擴大了10³，即1000倍。為了使數(shù)據(jù)保持不變，需要將val值縮小1000倍。如此一來，temp_val中的unit值又變?yōu)?3了，而后即可按照3位小數(shù)進行打印顯示。由于val值整除了1000，那么原來低三位的數(shù)據(jù)均會丟失，也就意味著，精度會存在損失，實際上， 6位小數(shù)僅顯示3位，本身就是一種精度的舍棄。例如，原val值為25234167，unit為-6，表示了25.234167℃。經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，val值為25234，unit為-3，表示了25.234℃，即完成了由6位小數(shù)精度到3位小數(shù)精度的轉(zhuǎn)換。

如果一個系統(tǒng)中固定溫度顯示的精度為3位小數(shù)，那么可以將所有溫度數(shù)據(jù)的unit轉(zhuǎn)換為-3。為便于用戶使用，AWorks提供了傳感器數(shù)據(jù)單位轉(zhuǎn)換函數(shù)，其轉(zhuǎn)換原理如下。

若是擴大單位（增加unit的值），假定unit增加的值為n，則會將val的值整除10ⁿ，由于存在整除，將會使原val值的精度減小。精度減小時，遵循四舍五入法則。例如，原數(shù)據(jù)為1860mV，若將單位轉(zhuǎn)換為V，則轉(zhuǎn)換的結(jié)果為2V；原數(shù)據(jù)為1245mV，若將單位轉(zhuǎn)換為V，則轉(zhuǎn)換的結(jié)果為1V。由于存在精度的損失，單位的擴大應該謹慎使用。

若是縮小單位（減小unit的值），假定unit減小的值為n，則會將val的值乘以10ⁿ，但應特別注意，val值的類型為32位有符號數(shù)，其能夠表示的數(shù)據(jù)范圍為：-2147483648 ~ 2147483647。不應使val值擴大10ⁿ后超過該范圍?？s小單位不存在精度的損失，但應注意數(shù)據(jù)的溢出，不應將一個數(shù)據(jù)縮小至太小的單位。若數(shù)據(jù)可能溢出，則轉(zhuǎn)換會失敗，原數(shù)據(jù)的值和單位均會保持不變。

特別地，若轉(zhuǎn)換前后的單位沒有發(fā)生變化，則整個傳感器的值保持不變。

傳感器數(shù)據(jù)單位轉(zhuǎn)換的函數(shù)原型為：

其中，p_buf為傳感器數(shù)據(jù)緩存，num為緩存大小，表示需要轉(zhuǎn)換單位的數(shù)據(jù)個數(shù)，to_unit表示目標單位，其值為AW_SENSOR_UNIT_* （比如： AW_SENSOR_UNIT_MILLI）。若返回值為AW_OK，表示所有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成功；否則，表明存在轉(zhuǎn)換失敗的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換失敗可能是由于在縮小單位時，val值無法完成擴大，即擴大10ⁿ后會超過有符號32位數(shù)所能夠表示的范圍。轉(zhuǎn)換失敗的數(shù)據(jù)val值和unit值將保持不變，用戶可以根據(jù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)束后的單位是否為目標單位來判斷某一數(shù)據(jù)是否轉(zhuǎn)換成功。

例如，從傳感器中獲取數(shù)據(jù)，并按照3位小數(shù)進行打印顯示的范例程序詳見程序清單6.35。

程序清單6.35 傳感器數(shù)據(jù)單位轉(zhuǎn)換的范例程序

程序中，假定了通道0為溫度傳感器通道，由于val值能夠表示的數(shù)據(jù)范圍為-2147483648 ~ 2147483647，當unit為-3時，其可以表示的溫度范圍為：-2147483.648 ~ 2147483.647℃。在一般應用環(huán)境中，溫度不會超過該范圍，因此，單位轉(zhuǎn)換必然會成功，當能夠確定數(shù)據(jù)不會超過表示范圍時，可以不用判斷單位轉(zhuǎn)換函數(shù)的返回值。

• 獲取一組（多個）傳感器通道的數(shù)據(jù)

該函數(shù)用于獲取一組（多個）傳感器通道的數(shù)據(jù)，其函數(shù)原型為：

其中，p_ids為指向傳感器通道id列表的指針；num表示通道的數(shù)目，即id列表的大小；p_buf指向用于存儲各通道數(shù)據(jù)的緩存，緩存大小應該與num一致，函數(shù)執(zhí)行結(jié)束后，其中將包含各個通道的數(shù)據(jù)。

若返回值為AW_OK，則表示所有通道的數(shù)據(jù)均獲取成功，p_buf所指緩存中存放了有效的數(shù)據(jù)；否則，表示存在數(shù)據(jù)獲取失敗的通道，此時，p_buf所指緩存中，這些失敗的通道對應的數(shù)據(jù)將為無效值，即：使用 AW_SENSOR_VAL_IS_VALID()宏判斷數(shù)據(jù)有效性時，將返回FALSE，用戶可以使用AW_SENSOR_VAL_IS_VALID()宏逐一檢查各個通道的數(shù)據(jù)，以判斷哪些通道的數(shù)據(jù)獲取成功，哪些通道的數(shù)據(jù)獲取失敗。特別注意，當數(shù)據(jù)為無效值時，val值將為標準錯誤碼，用戶可以根據(jù)val值判斷該通道失敗的原因，例如，值為-AW_ENODEV時，表示對應通道不存在。

AW_SENSOR_VAL_IS_VALID()宏用于判斷一個數(shù)據(jù)的有效性，其原型（aw_sensor.h）為：

其中，data為aw_sensor_val_t類型的數(shù)據(jù)，僅當該宏返回TRUE時，才表示data為有效的傳感器數(shù)據(jù)。否則，data為無效值，此時，unit值無效，val值表示標準錯誤碼，其反應了數(shù)據(jù)無效（即某種操作失?。┑脑颉?/p>

獲取一組通道（通道0、3、5、6、8、9）數(shù)據(jù)的范例程序詳見程序清單6.36。

程序清單6.36 獲取一組（多個）通道數(shù)據(jù)的范例程序（1）

通常情況下，為了使程序更加簡潔，也可以不判斷函數(shù)的返回值，僅需在最后使用傳感器數(shù)據(jù)前，判斷傳感器數(shù)據(jù)是否有效即可，范例程序詳見程序清單6.37。

程序清單6.37 獲取一組（多個）通道數(shù)據(jù)的范例程序（2）

4．禁能傳感器通道

當某些傳感器通道使用完畢，暫時不需要從其中獲取數(shù)據(jù)時，可以禁能相應的通道，使其進入一種最佳的低功耗狀態(tài)（若支持）。AWorks提供了兩類禁能接口，分別用于禁能單個傳感器通道和禁能一組（多個）傳感器通道。

• 禁能單個傳感器通道

禁能單個傳感器通道的函數(shù)原型為：

其中，id為傳感器通道的編號。若函數(shù)返回值為AW_OK，則表示通道禁能成功；否則，表示通道禁能失敗，返回值為標準錯誤碼，可以據(jù)此判定失敗的原因。例如，返回值為-AW_ENODEV時，表示id對應的傳感器通道不存在。禁能通道0的范例程序詳見程序清單6.38。

程序清單6.38 禁能單個傳感器通道的范例程序

• 禁能一組（多個）傳感器通道

禁能一組（多個）傳感器通道的函數(shù)原型為：

其中，p_ids為指向傳感器通道id列表的指針；num表示通道的數(shù)目，即id列表的大??；p_result指向用于存儲各個通道禁能結(jié)果的緩存，緩存大小應該與num一致。函數(shù)執(zhí)行結(jié)束后，其中將包含各個通道禁能的結(jié)果，其數(shù)據(jù)含義與使能通道時的數(shù)據(jù)含義一致，即：unit的值無效，僅使用val值表示各個通道禁能的結(jié)果。此時，val值即為標準錯誤碼，若其值為AW_OK，則表示相應的通道禁能成功；否則，表示相應的通道禁能失敗，例如，值為-AW_ENODEV時，表示對應通道不存在。

aw_sensor_group_disable()函數(shù)的返回值同樣為標準錯誤碼，若其值為AW_OK，則表示所有通道禁能成功，此時，p_result中所有數(shù)據(jù)的val值均為AW_OK，因此，當返回值為AW_OK時，無需判斷p_result中的值即可斷定所有通道禁能成功；否則，表示存在禁能失敗的通道，此時，可以逐一檢查p_result中的值來判斷具體哪些通道禁能成功，哪些通道禁能失敗。禁能一組通道（通道0、3、5、6、8、9）的范例程序詳見程序清單6.39。

程序清單6.39 禁能一組（多個）傳感器通道的范例程序

基于數(shù)碼管接口和通用傳感器接口，可以實現(xiàn)一個簡單的應用：使用數(shù)碼管實時顯示當前溫度值。范例程序詳見程序清單6.40。

程序清單6.40 使用數(shù)碼管實時顯示溫度的范例程序

應用程序中，將需要使用到的傳感器通道id和數(shù)碼管顯示器id使用宏的形式在程序前進行了定義（詳見程序清單6.40的第7 ~ 8行），當前id均定義為0，若實際使用的id發(fā)生變化，僅需修改這兩個宏值即可。

6.6 溫控器

下面將結(jié)合此前介紹的接口，使用LED、蜂鳴器、數(shù)碼管、矩陣鍵盤和溫度采集，實現(xiàn)一個簡易的溫控器。

1. 功能簡介

使用標準I2C接口的LM75B溫度傳感器采集溫度并在數(shù)碼管上顯示，由于只有兩位數(shù)碼管，因此只顯示整數(shù)部分；當溫度為負數(shù)時，也不顯示負，僅顯示溫度值。

可設置溫度上限值和溫度下限值，當溫度高于上限值或低于下限值時，則蜂鳴器鳴叫。

2. 狀態(tài)指示

在調(diào)節(jié)過程中，使用LED0和LED1兩個LED用于狀態(tài)指示：

• LED0亮：表明當前值為上限值，數(shù)碼管顯示上限值；

• LED1亮：表明當前值為下限值，數(shù)碼管顯示下限值；

• 兩燈閃爍：表明正常運行狀態(tài)，數(shù)碼管顯示環(huán)境溫度值。

3. 操作說明

設置上下限值時，共計使用4個按鍵。即：

• SET鍵：用于進入設置狀態(tài)。點擊后首先進入溫度上限值設定，再次點擊可進入溫度下限值設定，再次點擊回到正常運行狀態(tài)；

• 左移/右移鍵：用于切換當前調(diào)節(jié)的位（個位/十位）。當進入設置狀態(tài)后，當前調(diào)節(jié)的位會不斷的閃爍；點擊該鍵可以切換當前調(diào)節(jié)的位，由個位切換到十位，或由十位切換到個位；

• 加1鍵：當進入設置狀態(tài)后，當前調(diào)節(jié)的位會不斷的閃爍，按該鍵可以使該位上的數(shù)值增加1；

• 減1鍵：當進入設置狀態(tài)后，當前調(diào)節(jié)的位會不斷的閃爍，按該鍵可以使該位上的數(shù)值增減1。

(1)設置上限值

首次按下SET鍵進入上限值設置，此時LED0點亮，數(shù)碼管顯示上限值溫度，個位不停閃爍。按“加1鍵”或“減1鍵”可以對當前閃爍位上得值進行調(diào)整，按下“左移/右移鍵”可以切換當前調(diào)節(jié)的位。

(2)設置下限值

在設置上限值的基礎上，再次點擊SET鍵即可進入下限值的設定，此時LED1點亮，數(shù)碼管顯示下限值溫度，個位不停閃爍。按“加1鍵”或“減1鍵”可以對當前閃爍位上的值進行調(diào)整，按“左移/右移鍵”可以切換當前調(diào)節(jié)的位。

4. 功能實現(xiàn)

溫控器的實現(xiàn)范例程序詳見程序清單6.41。程序中比較繁瑣的是按鍵的處理程序。為了使程序結(jié)構(gòu)更加清晰，分別對3種按鍵：切換狀態(tài)（KEY0）、切換當前調(diào)節(jié)位（KEY2）、調(diào)節(jié)當前位的值（KEY1和KEY3）寫了3個函數(shù)，各個函數(shù)直接在__key_callback()按鍵回調(diào)函數(shù)中調(diào)用。其它部分均在while(1)主循環(huán)中完成，主要完成3件事情：溫度值的采集，每隔500ms進行一次；溫度值的判斷，判斷是否過高或過低，以便報警；正常狀態(tài)下LED0和LED1的閃爍。

程序清單6.41 使用通用接口實現(xiàn)溫控器代碼