2. Sensor驱动基础概念

在MTK平台进行Sensor驱动移植与Buffer管理适配之前，必须扎实理解Sensor的基础概念。本章将系统梳理Sensor类型、通信协议、数据读取模式以及数据输出格式，为后续的驱动框架分析和代码移植打下坚实基础。

2.1 Sensor类型与工作原理

移动设备中常见的MEMS（微机电系统）Sensor主要分为以下几类，它们在物理原理、输出特性和驱动适配关注点上存在显著差异：

2.2 I2C与SPI通信协议

Sensor与主控SoC之间的物理通信链路，在MTK平台上以I2C为主流，SPI用于高带宽场景。两种协议在驱动开发中的关键差异如下：

以下是一个典型的I2C读写时序SVG图，展示了Sensor驱动中最常用的寄存器读写流程：

2.3 中断模式与轮询模式

Sensor数据的读取方式直接影响系统功耗和响应延迟。MTK平台支持两种主流模式，驱动开发时需要根据应用场景选择：

• 轮询模式（Polling）： 内核定时器周期性触发，通过I2C/SPI读取Sensor数据寄存器。
  • 优点：实现简单，无需硬件中断引脚，调试方便。
  • 缺点：CPU持续占用，功耗较高；数据采样存在定时器抖动。
  • 适用场景：低速率Sensor（如温度、气压），或系统休眠时不需工作的Sensor。
• 中断模式（Interrupt）： Sensor内部事件（数据就绪、阈值触发、FIFO水位）通过INT引脚唤醒SoC。
  • 优点：CPU可进入深度睡眠，仅在数据就绪时唤醒，功耗极低。
  • 缺点：需要硬件中断引脚分配，中断服务函数需短小精悍。
  • 适用场景：加速度计/陀螺仪的高频数据流，手势识别、计步器等实时应用。

以下SVG图展示了中断模式与轮询模式在MTK平台上的数据流对比：

2.4 Sensor数据输出格式

不同Sensor的数据输出格式在驱动层需要统一处理，MTK平台使用Linux内核的IIO（Industrial I/O）子系统或Input子系统来标准化数据输出。以下是常见的数据格式：

以下是一个典型的加速度计数据读取代码片段，展示了从原始寄存器值到物理单位的转换过程：

/* 加速度计数据读取与转换示例 */
#define ACCEL_SENSITIVITY_2G  16384  /* LSB/g，量程±2g时 */
#define ACCEL_SENSITIVITY_4G  8192   /* LSB/g，量程±4g时 */
#define ACCEL_SENSITIVITY_8G  4096   /* LSB/g，量程±8g时 */
#define ACCEL_SENSITIVITY_16G 2048   /* LSB/g，量程±16g时 */

static int accel_read_raw(struct iio_dev *indio_dev,
                          struct iio_chan_spec const *chan,
                          int *val, int *val2, long mask)
{
    struct accel_data *data = iio_priv(indio_dev);
    int ret;
    u16 raw_val;

    switch (mask) {
    case IIO_CHAN_INFO_RAW:
        /* 通过I2C读取16位原始数据 */
        ret = regmap_bulk_read(data->regmap, chan->address,
                               &raw_val, sizeof(raw_val));
        if (ret < 0)
            return ret;

        /* 转换为二进制补码 */
        *val = (s16)le16_to_cpu(raw_val);
        return IIO_VAL_INT;

    case IIO_CHAN_INFO_SCALE:
        /* 返回灵敏度值，用户空间计算物理值 */
        *val = 0;
        *val2 = data->sensitivity;  /* 如16384 */
        return IIO_VAL_FRACTIONAL;

    default:
        return -EINVAL;
    }
}

2.5 本章小结

本章涵盖了Sensor驱动开发的核心基础概念：

• Sensor类型： 加速度计、陀螺仪、磁力计等，各自有不同的物理原理和驱动适配要点。
• 通信协议： I2C和SPI在MTK平台上的时序要求、DTS配置和驱动接口差异。
• 数据读取模式： 中断模式与轮询模式的功耗和延迟权衡，MTK平台GPIO中断配置要点。
• 数据输出格式： 原始ADC值、物理单位值、FIFO批量数据的处理方式，以及IIO子系统的通道定义方法。