4、溫濕度傳感器測(cè)試與驗(yàn)證

　　驅(qū)動(dòng)程序完成以后，需要相應(yīng)測(cè)試程序驗(yàn)證驅(qū)動(dòng)程序編寫的正確性。由于驅(qū)動(dòng)程序中不能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，所以測(cè)試程序必須將驅(qū)動(dòng)程序傳遞來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算才能得到相應(yīng)的溫濕度值。

　　4.1溫濕度傳感器測(cè)試環(huán)境

　　在實(shí)驗(yàn)室常溫下，測(cè)試程序多次調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序中讀溫濕度的函數(shù)接口獲得測(cè)試數(shù)據(jù)，來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確和可靠。并考慮實(shí)驗(yàn)室內(nèi)常溫下，相對(duì)濕度與溫度具有非線性關(guān)系，計(jì)算濕度值時(shí)需要考慮溫度的補(bǔ)償關(guān)系，其關(guān)系如圖3所示。

　　圖3SORH轉(zhuǎn)換到相對(duì)濕度。

　　為補(bǔ)償濕度傳感器的非線性以獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，并考慮實(shí)際溫度與測(cè)試參考溫度（25℃）不同，使用如下公式修正讀數(shù)。

　　RHlinear是溫度修正系數(shù)，RHtrue是相對(duì)濕度，SORH是傳感器返回的濕度值。進(jìn)行12bit濕度檢測(cè)時(shí)，參數(shù)取值如下表所示。

　　表1濕度轉(zhuǎn)換系數(shù)與溫度補(bǔ)償系數(shù)

　　由于能隙材料研發(fā)的溫度傳感器具有極好線性，14bit溫度值參考如下公式。

　　Temperature=d1+d2xSOT

　　溫度轉(zhuǎn)換系數(shù)取值如下表所示，SOT是傳感器返回的溫度值。

　　表2溫度轉(zhuǎn)換系數(shù)

　　利用上述溫濕度轉(zhuǎn)換公式和系數(shù)可以得出溫濕度測(cè)量值。

　　4.2 溫濕度傳感器測(cè)試途徑與效率驗(yàn)證

　　在測(cè)試程序中，考慮上述測(cè)量環(huán)境下溫濕度之間的非線性，調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序的sht10_read函數(shù)將讀到的溫濕度數(shù)據(jù)返回上層測(cè)試程序進(jìn)行浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，將計(jì)算值通過(guò)串口輸出，達(dá)到測(cè)試驗(yàn)證的目的。測(cè)試程序的實(shí)現(xiàn)如下所示。

　　staticvoidcalc_sht10（float*humi，float*temp）

　　{

　　floatrh=*humi;

　　floatt=*temp;

　　floatrh_line;

　　floatrh_true;

　　t=t*d2+d1;//溫度轉(zhuǎn)換公式

　　rh_line=C3*rh*rh+C2*rh+C1;//相對(duì)濕度轉(zhuǎn)換公式

　　rh_true=（t-25）*（t1+t2*rh）+rh_line;

　　//相對(duì)濕度溫度補(bǔ)償

　　if（rh_true》100）rh_true=100;//超出范圍

　　if（rh_true《0.1）rh_true=0.1;

　　printf（“Humidityis：%.2f%RHn”，rh_true）;

　　printf（“Temperatureis：%.2f‘Cn”，t）;

　　}

　　intmain（intargc，char*argv［］）//主函數(shù)

　　{

　　intfd;

　　floattemp，humi;//溫濕度數(shù)據(jù)

　　charbuffer［4］;//數(shù)據(jù)緩沖

　　fd=open（“/dev/sht10”，0）;//打開(kāi)文件

　　if（fd《0）{//打開(kāi)失敗，退出

　　perror（“opendevice/dev/sht10”）;

　　exit（1）;

　　}

　　read（fd，buffer，sizeof（buffer））;//讀取溫濕度值

　　temp=（float）（（buffer［0］《8）|buffer［1］）;

　　humi=（float）（（buffer［2］《8）|buffer［3］）;

　　calc_sht10（&humi，&temp）;//溫濕度數(shù)值轉(zhuǎn)換

　　close（fd）;//關(guān)閉文件

　　return0;//退出

　　}

　　測(cè)試完成后，考察驅(qū)動(dòng)程序運(yùn)行效率，即在驅(qū)動(dòng)程序的tasklet_schedule和copy_to_user前分別對(duì)PXA310的OSCR時(shí)間計(jì)數(shù)寄存器進(jìn)行時(shí)間讀取，計(jì)算此次溫濕度測(cè)量所用時(shí)間。計(jì)算公式如下所示。

　　Time=（OSCR2-OSCR1）/OSCR_FREQ

　　OSCR2是喚醒線程后的時(shí)間，OSCR1是進(jìn)入任務(wù)隊(duì)列前的時(shí)間。OSCR_FREQ是PXA310內(nèi)部時(shí)鐘頻率3.25MHz.這樣就可以計(jì)算出每次溫濕度讀取消耗的時(shí)間，以此對(duì)比SHT10開(kāi)發(fā)文檔中理論測(cè)量時(shí)間值，確定實(shí)際驅(qū)動(dòng)程序運(yùn)行的效率。

　　5、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

　　超級(jí)終端中插入驅(qū)動(dòng)模塊，運(yùn)行測(cè)試程序，可以在終端上看到測(cè)試結(jié)果（如圖4）。

　　圖4超級(jí)終端測(cè)試結(jié)果

　　系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)后，利用上述Time計(jì)算公式計(jì)算驅(qū)動(dòng)程序中溫濕度測(cè)量消耗的時(shí)間，實(shí)際測(cè)試結(jié)果如表3所示。

　　表3驅(qū)動(dòng)程序中實(shí)際測(cè)量消耗的時(shí)間

　　上表的測(cè)試結(jié)果不僅和傳感器的響應(yīng)速度有關(guān)，而且還與系統(tǒng)中其他運(yùn)行的線程有關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)中有高一級(jí)任務(wù)到來(lái)或其他實(shí)時(shí)事件需要處理時(shí)，實(shí)際測(cè)量時(shí)間會(huì)大于上表中的測(cè)量時(shí)間，并且隨著任務(wù)的增加測(cè)量時(shí)間也會(huì)相應(yīng)的增加，完成的時(shí)間也受到外界中斷的影響。內(nèi)核會(huì)在任務(wù)不繁忙時(shí)完成測(cè)量操作。上表測(cè)試結(jié)果并未受到系統(tǒng)中其他驅(qū)動(dòng)程序和中斷的影響。對(duì)比開(kāi)發(fā)手冊(cè)中理論測(cè)量時(shí)間可以看到，使用任務(wù)隊(duì)列的方法對(duì)改善系統(tǒng)處理能力與實(shí)時(shí)性效果明顯。

　　此外，實(shí)現(xiàn)溫濕度傳感器驅(qū)動(dòng)程序還需要清楚了解SHT10讀寫時(shí)序，讀取溫度和濕度所需要的時(shí)間不同。如果應(yīng)用程序中得出的溫濕度值超過(guò)預(yù)期值，就可以打開(kāi)GPIO驅(qū)動(dòng)模塊，觸發(fā)系統(tǒng)板上的蜂鳴器達(dá)到預(yù)警效果。

　　6、結(jié)語(yǔ)

　　此設(shè)計(jì)方案已經(jīng)應(yīng)用于嵌入式無(wú)聲交互控制系統(tǒng)的檢測(cè)，并且運(yùn)行正常。實(shí)踐證明，該嵌入式Linux溫濕度傳感器設(shè)計(jì)方案可行有效，線程阻塞提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，在環(huán)境測(cè)量準(zhǔn)確度和系統(tǒng)實(shí)時(shí)性方面得到了令人滿意的效果。由于此方案基于Linux操作系統(tǒng)和PXA310平臺(tái)，其在多任務(wù)、實(shí)時(shí)快速處理上具有一定的優(yōu)勢(shì)。