本文主要是關于光傳感器和距離傳感器的相關介紹，并著重對光傳感器和距離傳感器max44000源代碼執行過程進行了詳盡的分析敘述。

光傳感器

光傳感器通常是指能敏感由紫外光到紅外光的光能量，并將光能量轉換成電信號的器件。

光傳感器是一種傳感裝置，主要由光敏元件組成，主要分為環境光傳感器、紅外光傳感器、太陽光傳感器、紫外光傳感器四類，主要應用在改變車身電子應用和智能照明系統等領域。現代電測技術日趨成熟，由于具有精度高、便于微機相連實現自動實時處理等優點，已經廣泛應用在電氣量和非電氣量的測量中。然而電測法容易受到干擾，在交流測量時，頻率響應不夠寬及對耐壓、絕緣方面有一定要求，在激光技術迅速發展的今天，已經能夠解決上述的問題。

磁光效應傳感器就是利用激光技術發展而成的高性能傳感器。激光，是20世紀60年代初迅速發展起來的又一新技術，它的出現標志著人們掌握和利用光波進入了一個新的階段。由于以往普通光源單色度低，故很多重要的應用受到限制，而激光的出現，使無線電技術和光學技術突飛猛進、相互滲透、相互補充。利用激光已經制成了許多傳感器，解決了許多以前不能解決的技術難題，使它適用于煤礦、石油、天然氣貯存等危險、易燃的場所。比如說用激光制成的光導纖維傳感器，能測量原油噴射、石油大罐龜裂的情況參數。在實測地點，不必電源供電，這對于安全防爆措施要求很嚴格的石油化工設備群尤為適用，也可用來在大型鋼鐵廠的某些環節實現光學方法的遙測化學技術。磁光效應傳感器的原理主要是利用光的偏振狀態來實現傳感器的功能。當一束偏振光通過介質時，若在光束傳播方向存在著一個外磁場，那么光通過偏振面將旋轉一個角度，這就是磁光效應。也就是可以通過旋轉的角度來測量外加的磁場。在特定的試驗裝置下，偏轉的角度和輸出的光強成正比，通過輸出光照射激光二極管LD，就可以獲得數字化的光強，用來測量特定的物理量。

簡單原理

自60年代末開始，RC Lecraw提出有關磁光效應的研究報告后，引起大家的重視。日本，蘇聯等國家均開展了研究，國內也有學者進行探索。磁光效應的傳感器具有優良的電絕緣性能和抗干擾、頻響寬、響應快、安全防爆等特性，因此對一些特殊場合電磁參數的測量，有獨特的功效，尤其在電力系統中高壓大電流的測量方面、更顯示它潛在的優勢。同時通過開發處理系統的軟件和硬件，也可以實現電焊機和機器人控制系統的自動實時測量。在磁光效應傳感器的使用中，最重要的是選擇磁光介質和激光器，不同的器件在靈敏度、工作范圍方面都有不同的能力。隨著近幾十年來的高性能激光器和新型的磁光介質的出現，磁光效應傳感器的性能越來越強，應用也越來越廣泛。

磁光效應傳感器做為一種特定用途的傳感器，能夠在特定的環境中發揮自己的功能，也是一種非常重要的工業傳感器。在電子防盜探測器領域，被動紅外探測器的應用非常廣泛，因其價格低廉、技術性能穩定而受到廣大用戶和專業人士的歡迎。但隨著入侵者的反偵測技術手段的提高，從而對探頭的要求也越來越高，普通被動紅外探頭的局限性也越來越明顯，這樣，新一代的被動紅外探頭也應運而生。因為加拿大的PARADOX SUCURITY SYSTEMS LTD的楓葉牌探頭采用了很多最新技術，使用也較為廣泛。所以，下面就結合該產品的技術特性來闡述被動紅外探頭的最新技術。

1、反射式光傳感器的工作原理及特性

反射式光傳感器是靠探測人體發射的紅外線而進行工作的。探頭收集外界的紅外輻射通過聚集到紅外感應源上面。紅外感應源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收了紅外輻射溫度發生變化時就會向外釋放電荷，檢測處理后產生報警。

1） 這種探頭是以探測人體輻射為目標的。所以輻射敏感元件對波長為10UM左右的紅外輻射必須敏感。

2） 為了僅僅對人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的濾光片，使環境的干擾受到明顯的控制作用。

3） 被動紅外探頭，其傳感器包含兩個互相串聯或并聯的熱釋電元。而且制成的兩個電極化方向正好相反，環境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產生釋電效應相互抵消，于是探測器無信號輸出。

4） 一旦人侵入探測區域內，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，經信號處理而報警。

5） 多視場的獲得，一是多法線小鏡面組成的反光聚焦，聚光到傳感器上稱之為反射式光學系統。另一種是透射式光學系統，是多面組合一起的透鏡——菲尼爾透鏡聚焦在紅外傳感器上。

6） 這要指出的是被動紅外的幾束光表示有幾個視場，并非被動紅外發紅外光，視場越多，控制越嚴密。

被動紅外探頭的優缺點：

優點：本身不發任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。 光傳感器

價格低廉。

缺點：

◆容易受各種熱源、光源干擾

◆被動紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收。

◆易受射頻輻射的干擾。

距離傳感器

距離傳感器，又叫做位移傳感器，是傳感器的一種，用于感應其與某物體間的距離以完成預設的某種功能，得到了相當廣泛的應用。主要產品有手機距離傳感器、遠距離測量傳感器等，應用于智能皮帶中。

原理

“飛行時間法”（flying time）是通過發射特別短的并測量此光脈沖從發射到被物體反射回來的時間，通過測時間間隔來計算與物體之間的距離。

距離傳感器根據其工作原理的不同可分為光學距離傳感器、紅外距離傳感器、超聲波距離傳感器等多種。手機上使用的距離傳感器大多是紅外距離傳感器，其具有一個紅外線發射管和一個紅外線接收管，當發射管發出的紅外線被接收管接收到時，表明距離較近，需要關閉屏幕以免出現誤操作現象，而當接收管接收不到發射管發射的紅外線時，表明距離較遠，無需關閉屏幕。其它類型距離傳感器的工作原理也大同小異，也是通過某種物質的發射與接受來判斷其距離的遠近，其發射的物質可以是超聲波，光脈沖等等 ［1］ 。

應用

距離傳感器最廣泛的應用就是手機了，市場上的智能手機都含有距離傳感器，當使用者接通電話時，手機距離耳朵較近，此時容易出現誤操作現象（如大笑時鼓起的臉蛋兒易掛斷電話），因此就需要距離傳感器及時對距離進行監視，當出現距離過近時自動關閉屏幕，以避免誤操作現象的發生。此外，距離傳感器還可多用于礦井深度的測量、飛機高度的檢測、野外環境的探查等方面，隨著科技的不斷發展，在可穿戴設備中也有突出表現（如智能皮帶） 。

光傳感器和距離傳感器max44000源代碼執行過程分析

TMD27713T內部集成一個光傳感器，一顆紅外發射管和一顆紅外接收極管。

ALS環境光傳感器，距離檢測和紅外燈在一個模塊上，ALS：近似于人眼的反應，可編程積分時間，可編程的中斷閥值，很高的靈敏度。距離檢測：校準到100mm的精度，消除工廠校準，可編程的數字紅外脈沖。可編程的電流源的紅外燈，可編程的中斷閥值，可編程的等待時間。帶微光學透鏡的裝置為紅外線能的發送和接收提供高能有效的能量，降低整體功耗。

Detailed Description：光到數字的裝置提供了片上光敏二極管，AD轉換，時鐘，累加器，緩存，校準，狀態機和I2C接口。

光傳感器，根據光線強度輸出模擬信號，按電壓大小指示環境光線強度。配合LED驅動芯片，自動調整LCD的背光強度。光線傳感器根據光線強度輸出一個指示信號，然后經過放大器送出。

Proximity Sensor是由一顆紅外發射管和一顆紅外接收極管組成。通電后，紅外管發射的紅外光由于沒有遮擋物反射紅外信號，紅外接收管沒有動作。當有遮擋物時，會反射紅外光，接收管接收到信號后，紅外管導通，發出中斷信號給DBB。LC1810通過I2C接口控制Gsensor、ALS&PS、COMPASS、Gyroscope芯片，通過GPIO完成各芯片的中斷處理。接近光檢測器被配置好相關紅外感知靈敏度，但紅外LED反射收到時，接近光檢測器內部光敏二極管產生對應強度的電流，并轉化為相應的數字量，并產生中斷給微控制器（LC1810），LC1810通過I2C得到相關數字信息，并通過檢測內部算法得到最終“接近信息”。

板子上的信息：

/*ALS + PS*/tmd22713初始化時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

……。}

代碼位置：kernel\lc1810\drivers\misc\light_prox\Tmd22713.c

DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD（waitqueue_read）; //定義一個等待隊列用于處理中斷

#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 { //定義taos_data結構體

struct i2c_client *client; //定義I2c_client表示用的實際設備

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

struct work_struct work; //定義一個work_struct結構體處理任務

struct wake_lock taos_wake_lock; //定義一個鎖

struct semaphore update_lock; //定義一個信號量

struct miscdevice light_dev; //定義一個misc的設備light_dev

struct miscdevice prox_dev; //定義一個misc的設備prox_dev

wait_queue_head_t light_event_wait; //定義一個光傳感器的等待隊列

wait_queue_head_t proximity_event_wait; //定義一個距離傳感器的等待隊列

int lux_state; //lux的狀態？

int light_event; //light的事件

int light_poll_delay; //light輪詢時間

int prox_state; //prox的狀態

int prox_event; //prox的事件

int prox_poll_delay; //prox的輪詢時間

int irq; //中斷

};

程序執行時：

1、 module_init（taos_init）;調用taos_init

2、 static int __init taos_init（void）調用 i2c_add_driver（&taos_driver）加載驅動;

3、 驅動定義如下：

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函數調用

.probe = taos_probe， /* bus-》match成功后調用 */

.remove = __devexit_p（taos_remove），

}

I2C_driver對應一套驅動方法，主要成員是probe（）、remove（）、suspend（）等。另外id_table是該驅動所支持的I2C設備的ID表。I2C_client對應于真實的物理設備，每個I2C設備都需要一個I2C_client來描述。I2C_driver與I2c_client的關系是一對多，一個I2C設備上可以支持多個同類型的I2c_client.

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

在I2C總線驅動i2c_bus_type的match（）函數i2c_device_match（）中，會調用i2c_match_id（）函數匹配板文件中定義的ID和i2c_driver所支持的ID表。通過bus-》match（）匹配成功后開始調用probe函數進行一系列初始化動作。

4、 static int taos_probe（struct i2c_client *clientp， const struct i2c_device_id *idp）的執行過程。

1）、讀取chipID，檢測是否正確。

2）、為taos_data分配空間并利用memset清零。

3）、使用函數wake_lock_init（）新建wakelock，該函數設置鎖的名字，類型，最后將新建的鎖掛接到一個專門鏈接這些非鎖狀態的鏈表上

4）、初始化taos_data中兩個設備的輪詢等待時間，獲取client指針。

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

第一個參數是初始化的一個工作隊列，第二個參數是對這個工作隊列的處理函數。INIT_WORK（）函數把這個隊列和處理函數綁定。

處理函數如下：

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）;

}利用鎖互斥訪問，通過taos_get_data（）獲取數據。Taos_get_data（）通過I2C命令讀取寄存器和當前的狀態設置距離傳感器prox的閥值或者設置光傳感器als的閥值，通過taos_als_get_data（）最終獲取數據。

6）、通過init_waitqueue_head（）函數分別初始化light和prox的等待隊列。

7）、填充light_dev和prox_dev的結構體，然后通過misc_register（）函數注冊兩個設備，分別是light設備和prox設備。

8）、通過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（）函數通過中斷申請，得到中斷后用中斷處理函數taos_irq_handler（）進行處理。中斷函數如下：

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;

}

系統調用處理在等待隊列中的work事件。

其中：workqueue內核實現原理可以描述如下：

在Workqueue機制中，提供了一個系統默認的workqueue隊列——keventd_wq，這個隊列是Linux系統在初始化的時候就創建的。用戶可以直接初始化一個work_struct對象，然后在該隊列中進行調度，使用更加方便。

Workqueue編程接口序號接口函數說明：

a、 create_workqueue 用于創建一個workqueue隊列，為系統中的每個CPU都創建一個內核線程。

輸入參數：@name：workqueue的名稱

b、 create_singlethread_workqueue 用于創建workqueue，只創建一個內核線程。輸入參數：@name：workqueue名稱

c、 destroy_workqueue 釋放workqueue隊列。輸入參數：@ workqueue_struct：需要釋放的workqueue隊列指針

d、 schedule_work 調度執行一個具體的任務，執行的任務將會被掛入Linux系統提供的workqueue——keventd_wq輸入參數：@ work_struct：具體任務對象指針

e、 schedule_delayed_work 延遲一定時間去執行一個具體的任務，功能與schedule_work類似，多了一個延遲時間，輸入參數：@work_struct：具體任務對象指針@delay：延遲時間

f、 queue_work 調度執行一個指定workqueue中的任務。輸入參數：@ workqueue_struct：指定的workqueue指針@work_struct：具體任務對象指針

g、 queue_delayed_work 延遲調度執行一個指定workqueue中的任務，功能與queue_work類似，輸入參數多了一個delay。

在進行系統調用處理時用的是輪詢處理的方法，程序中分別為light和prox定義了兩個file_operations，連接如下：

const structfile_operations taos_light_fops = {

.owner = THIS_MODULE，

.read = light_read，

.poll = light_poll，//輪詢函數

.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，//輪詢函數

.unlocked_ioctl = prox_ioctl，

.open = prox_open，

.release = prox_release，

};

Select（）和poll（）是與設備阻塞與非阻塞訪問息息相關的，使用非阻塞I/O的應用程序通常會使用select和poll（）系統調用查詢是否可對設備進行無阻塞的訪問。

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;

}

//第一個參數是file結構體指針，第二個為輪詢表指針

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（）第一個參數是file的結構體指針，第二個參數是輪詢表指針。這個函數的兩項工作：

、對可能引起的設備文件狀態變化的等待隊列調用poll_wait（）函數，將對應的等待隊列添加到poll_table。

②、返回表示是否能對設備進行無阻塞的讀寫訪問的掩碼。

Poll_wait（）的工作是把當前的進程添加到wait參數指定的等待列表（poll_table）中。

阻塞和非阻塞訪問時I/O操作的兩種不同的模式，阻塞在I/O操作暫時不可進行時會讓進程睡眠，非阻塞則不然。在設備驅動中阻塞I/O一般基于等待隊列來實現，等待隊列可用于同步驅動中事件發生的先后順序。使用非阻塞I/O的應用程序也可借助輪詢函數來查詢設備是否能立即被訪問，用戶空間調用select（）和poll（）接口，設備驅動提供poll（）函數。設備驅動的poll（）本身不會阻塞，但是poll（）和select（）系統調用則會阻塞的等待文件描述集合中至少一個可訪問或超時。

結語

關于光傳感器和距離傳感器的相關介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。

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