一种基于AliOS Things的uData感知设备软件框架

摘要：   uData框架设计之初的思想是基于传统sensorhub概念基础之上的，结合IoT的业务场景和AliOS Things物联网操作系统的特点设计而成的一个面对IoT的感知设备处理框架。

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uData诞生背景

  uData框架设计之初的思想是基于传统sensorhub概念基础之上的，结合IoT的业务场景和AliOS Things物联网操作系统的特点设计而成的一个面对IoT的感知设备处理框架。uData的主要目的是为了解决IoT端侧设备传感器开发的周期长、应用算法缺少和无云端数据一体化等痛点问题。

uData概要介绍

  uData设计之初是遵循分层解耦的模块化设计原则，其目的是为了让uData根据客户的不同业务和需求组件化做移植适配。下图是当前架构模块图，主要分kernel和framework两层，kernel层主要是负责传感器驱动，硬件端口配置和相关的静态校准，包括轴向校准等；framework层主要是负责应用服务管理、动态校准管理和对外模块接口等。

uData关键模块说明

uData，目前主要有三大模块支撑整个架构。其他模块均可以按照业务需求进行组件化配置或者增加新功能。

uData数据表

当前uData的框架中分别有三张数据表，应用服务表、抽象数据表，物理传感器表。

uData数据类型

uData主要分两种类型的数据，一种是uData的应用算法数据类型，开发者和外部模块也只和这类型的数据进行通信和交互；另外一种是物理传感器数据类别，存在于kernel的sensor驱动层，并和uData framework层进行通信和交互，暂不对外。一般情况下，每一个应用算法服务数据会订阅一个物理传感器数据，也可能一个应用算法数据基于多个物理传感器数据。

/* uData应用算法数据类型 */
typedef enum 
{
 UDATA_SERVICE_ACC = 0,     /* Accelerometer */ 
 UDATA_SERVICE_MAG,         /* Magnetometer */
 UDATA_SERVICE_GYRO,        /* Gyroscope */
 UDATA_SERVICE_ALS,         /* Ambient light sensor */
 UDATA_SERVICE_PS,          /* Proximity */
 UDATA_SERVICE_BARO,        /* Barometer */
 UDATA_SERVICE_TEMP,        /* Temperature  */
 UDATA_SERVICE_UV,          /* Ultraviolet */
 UDATA_SERVICE_HUMI,        /* Humidity */
 UDATA_SERVICE_HALL,        /* HALL sensor */
 UDATA_SERVICE_HR,          /* Heart Rate sensor */
 UDATA_SERVICE_PEDOMETER,   
 UDATA_SERVICE_PDR,     
 UDATA_SERVICE_VDR,

 UDATA_MAX_CNT, 
}udata_type_e; 

/* uData物理传感器数据类型 */
typedef enum{
    TAG_DEV_ACC = 0，   /* Accelerometer */
    TAG_DEV_MAG,        /* Magnetometer */
    TAG_DEV_GYRO，      /* Gyroscope */
    TAG_DEV_ALS,        /* Ambient light sensor */
    TAG_DEV_PS,         /* Proximity */
    TAG_DEV_BARO,       /* Barometer */
    TAG_DEV_TEMP,       /* Temperature  */
    TAG_DEV_UV,         /* Ultraviolet */
    TAG_DEV_HUMI,       /* Humidity */
    TAG_DEV_HALL,       /* HALL */
    TAG_DEV_HR,         /* Heart Rate */
    TAG_DEV_SENSOR_NUM_MAX,    
} sensor_tag_e;

物理传感器介绍

当前uData所支持的都是基于MEMS传感器（微机电系统，Microelectro Mechanical System）来设计实现的，下表是对现有的传感器做一个简单的介绍，可以增加对整个文档的理解和uData的认识。

uData开机流程

在本章节中，涉及介绍uData的开机流程。主要是从系统开机，到内核初始化，sensor初始化，framework初始化再到uData的framework初始化。也可以从下图中可以清楚的了解到整个初始化过程。

uData模块间通信模式

当前的uData模块间通信是基于AliOS Things的yloop异步处理机制的。当前uData所支持的异步事件按如下所示，也可以在includeaosyloop.h中查阅相关信息：

/** uData event */
#define EV_UDATA                           0x0004
#define CODE_UDATA_DEV_READ                1
#define CODE_UDATA_DEV_IOCTL               2
#define CODE_UDATA_DEV_OPEN                3
#define CODE_UDATA_DEV_CLOSE               4
#define CODE_UDATA_DEV_ENABLE              5
#define CODE_UDATA_DEV_DISABLE             6
#define CODE_UDATA_SERVICE_SUBSRIBE        7  /* 目前用于外部组件的订阅，如数据上云业务 */
#define CODE_UDATA_SERVICE_UNSUBSRIBE      8  /* 目前用于外部组件的退阅，如数据上云业务 */
#define CODE_UDATA_SERVICE_PROCESS         9
#define CODE_UDATA_SERVICE_IOCTL           10
#define CODE_UDATA_REPORT_PUBLISH          11 /* 当uData数据准备好之后，会广播事件通知相关的外部模块 */

在uData框架的framework层，目前设计了一个任务调度器（uData_service_dispatcher）和一个定时器（g_abs_data_timer）来实现整个uData的通讯机制。

数据读取方式 轮询方式（POLLING） ：基于定时器发起的方式。 中断方式（PUSH/INT）：基于传感器中断发起的方式。 一般业务，基本以轮询方式来读取数据都能满足业务需求，中断方式基本用于低功耗管理，系统唤醒等业务居多，比如基于加速度计的系统唤醒机制。

根据上面的各模块介绍，汇总了下图来描述了对整个uData框架的整体实现和通讯机制的理解和认识。

uData框架小结

本文主要是从uData的软件设计实现方面来实现。关于uData移植，sensor驱动开发等请参考其他相关的文档。