嵌入式系統中傳感器的應用

傳感器的數量在整個地球表面和人們生活周遭空間激增，提供世界各種數據訊息。這些價格親民的傳感器是物聯網（IoT）發展和我們的社會正面臨數字化革命，背后的驅動力。

然而，連接和獲取來自傳感器的數據并不總是直線前進或那么容易，以下有5個技巧以協助緩解工程師與傳輸接口到傳感器的第一次戰爭。

技巧1―先從總線工具開始

第一步，工程師應當采取首次介接到傳感器時，是透過一個總線工具的方式以限制未知。一個總線工具連接一臺個人計算機（PC），然后到傳感器的I2C、 SPI或其他可讓傳感器可以“說話”的協議。與總線工具相關的PC應用程序，提供了一個已知與工作來源用以發送和接收數據，且不是未知、未經認證的嵌入式微控制器（MCU）驅動程序。在總線工具的工作環境下，開發人員可以傳送和接收訊息以得到該部分如何運作的理解，在試圖于嵌入式等級操作之前。

技巧2―在Python編寫傳輸接口碼

一旦開發者已嘗試使用總線工具的傳感器，下一步就是為傳感器編寫應用程序代碼。并非直接跳到微控制器的代碼，而是在Python編寫應用程序代碼。許多總線 工具在編寫腳本（writing scripts）配置了插件（plug-in）和范例碼，Python通常是隨著.NET中可用的語言之一。在Python編寫應用程序是快速且容易的， 其并提供一個方法已在應用程序中測試傳感器，這個方式并未如同在嵌入式環境測試的復雜。擁有高層級的代碼，將使非嵌入式工程師易于挖掘傳感器的腳本及測 試，而不需要一個嵌入式軟件工程師的照看。

技巧3―以Micro Python測試傳感器

在Python寫下第一段應用程序代碼的其中一個優勢是，透過調用Micro Python，應用程序調用到總線工具應用程序編程接口（API）可易于進行更換。Micro Python運作在實時嵌入式軟件內，其中有許多傳感器可供工程師來了解其價值，Micro Python運作在一個Cortex-M4處理器，且其是一個很好的環境，以從中為應用程序代碼除錯。不僅是簡單的，這里也不需要去寫I2C 或SPI驅動程序，因為它們已被涵蓋在Micro Python的函式庫中。

技巧4―利用傳感器供貨商代碼

任何可以從傳感器制造商“搜括”到的范例碼，工程師需要走一段很長的路才能了解傳感器如何工作的原理。不幸的是，許多傳感器供貨商并非嵌入式軟件設計的專家，因此不要期待可以發現一個可投入生產的漂亮架構和優雅的例子。就使用供貨商代碼，學習這部分如何運作，之后重構的挫折感將出現，直到它可以被干凈利索地整合到嵌入式軟件。它可能如“意大利面條般（spaghetti）”開始，但利用制造商對其傳感器如何運作的理解，在產品推出之前，將有助于減少許多得 被毀掉的周末時間。

技巧5―使用一個傳感器融合函式庫

機 會是，傳感器的傳輸接口并不是太新，且先前沒有人這么做過。已知的所有函式庫，如由許多芯片制造商提供的“傳感器融合函式庫”，以協助開發人員快速掌握、 甚至更好，更可避免他們陷入重新開發或大幅修改產品架構的輪回。許多傳感器可以被整合至一般類型或類別，而這些類型或類別將使驅動程序順利被開發，若處理得當，幾乎是普遍或是少可重復使用。尋找這些傳感器融合函式庫，并學習它們的優點和短處。

最后的想法

感測器被整合至嵌入式系統時，有許多方式可以幫助提高設計時程和易用性。開發者在開始設計時，透過一個高層次抽象概念，以及在把傳感器整合進一個較低等級的 系統之前，學習傳感器如何運作，就絕對不會“走錯路”。今天存在的眾多資源將可協助開發人員“旗開得勝”，而無須從頭開始。