Linux工业I/O子系统：ADCs与传感器支持

“IIO子系统是Linux内核中专门用于管理工业级输入输出设备的模块，主要关注模拟信号到数字信号的转换，如ADC、DAC等，并涵盖了多种传感器，如加速度计、陀螺仪、IMU等。该子系统位于hwmon和输入子系统之间，服务于中高采样率的传感器设备。IIO设备通常通过SPI或I2C总线连接，但也包括其他高速接口的设备。子系统提供了设备注册、简单轮询访问、事件驱动的字符设备以及硬件缓冲支持等功能。” IIO子系统是Linux内核的一个关键组成部分，它主要负责管理和操作那些功能类似于模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)的工业级输入输出设备。这些设备包括但不限于ADCs、加速度传感器、陀螺仪、惯性测量单元(IMUs)、电容-数字转换器(CDCs)以及各种环境传感器，如压力、温度和光线传感器。IIO子系统设计的目标是为那些介于hwmon子系统（用于低采样率的传感器，如温度和风扇监控）和输入子系统（专注于人机交互设备，如键盘、鼠标）之间的设备提供支持。 在硬件连接方面，IIO设备通常通过SPI或I2C总线与系统通信，这两种总线在低功耗和短距离通信中很常见。然而，高速设备可能通过McBSP、SPORT等同步串口或EPI、PPI等同步并口连接，这类设备的抽象通常与处理器平台相关，而不是通过通用的总线驱动。 IIO子系统提供了多种功能来服务这些设备。首先，它实现了基础的设备注册和处理机制，使得设备能够正确地被内核识别和管理。其次，通过sysfs接口，用户可以进行简单的轮询访问设备通道，获取实时数据。此外，IIO子系统还支持事件驱动的字符设备，这种特性与输入子系统相似，允许硬件触发的事件（如阈值检测、自由落体检测和复杂动作检测）传递到用户空间。每个事件通常包含一个事件代码和时间戳，相关数据可以通过轮询方式访问。设备可能有多个事件通道，用户可以通过sysfs接口启用或禁用这些事件。 为了优化CPU负载，IIO子系统还提供了硬件缓冲支持。特别是对于那些内置FIFO或环形缓冲区的新一代传感器，它们可以将大量的采样数据存储在内部，减少主机CPU频繁读取数据的压力。每个环形缓冲通常都有对应的事件字符设备，以确保高效的数据传输和处理。 IIO子系统在Linux内核中扮演着至关重要的角色，它有效地管理了各种工业级传感器和转换器，确保了数据的准确、高效采集和传输，同时减少了对系统资源的需求。这一子系统的存在使得Linux系统能够更好地适应各种复杂和高性能的工业应用场景。