超聲波洗滌裝置介紹
超聲波是頻率大于20kHz以上的聲波，是一種機械振動在媒質(zhì)中的傳播過程。超聲波對浸入液體中的物體表面的清洗作用主要是通過超聲波的“空化作用”來實現(xiàn)。當超聲波強度超過某一空化閥值時，在液體中產(chǎn)生空化現(xiàn)象，即液體中微小的泡核在超聲作用下被激活，它表現(xiàn)為泡核的振蕩、生長、收縮及崩潰等一系列動力學過程。空化泡絕熱收縮及崩潰的瞬間，產(chǎn)生強大沖擊波，使細菌或病毒喪失毒力，甚至會使細菌形態(tài)結構破裂和溶解，從而起到殺菌作用。通過考慮及對比我們選用頻率為40kHz，清洗介質(zhì)為不銹鋼SUS304（可以避免酸化），且其功率為35W的超聲波發(fā)生器。過濾裝置：過濾裝置主要由自制污水過濾器、小型水泵組成，小型水泵設置進水口和出水口，負責將洗滌后污水送入過濾器。過濾器采用活性炭為原料，利用其細微顆粒對大分子的吸附能力實現(xiàn)對洗滌后污水的過濾，過濾后的潔凈水通過水泵再送入超聲波洗滌裝置，以實現(xiàn)水資源循環(huán)利用的目的。污水循環(huán)處理，考慮到超聲波的內(nèi)膽尺寸，采用380直流微型隔膜泵，內(nèi)膽盛水體積為600ml，而此泵的流量為2~3L/min，故讓整個容器內(nèi)的水循環(huán)一次只需要12~18s的時間，可以充分滿足要求。
1 內(nèi)存分配
本文使用Linuxslab分配器實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)存分配。Linuxslab分配器是一種高效的內(nèi)存分配器，從時間空間兩個方面都具有非常優(yōu)越的表現(xiàn)。相比較傳統(tǒng)內(nèi)存管理方式而言，slab緩存分配器的內(nèi)核更關注小對象的分配，在系統(tǒng)整個生命周期中可以實現(xiàn)無數(shù)次分配，從而很好地處理了分配過程中可能出現(xiàn)的碎片；該分配器還可以對通用對象進行初始化，以免出現(xiàn)為了實現(xiàn)同一目的反復初始化同一對象的情況；它還允許不同緩存中的對象占用同一緩存行，以進一步提高緩存利用率，從而提高系統(tǒng)性能。從特定緩存中分配或者釋放出來的基本單元組成了一個個連續(xù)內(nèi)存塊，也就是slab列表中的單個slab，同時這些單個的slab可以在slab列表中移動。
2 數(shù)據(jù)采集
對于傳感器驅(qū)動程序而言，數(shù)據(jù)的采集有中斷和輪詢兩種方式。中斷數(shù)據(jù)采集方式是通過中斷引腳來實現(xiàn)的，一旦傳感器的狀態(tài)發(fā)生改變，則立即觸發(fā)中斷，通過調(diào)用中斷處理函數(shù)，來采集數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)。輪詢數(shù)據(jù)采集方式與傳感器狀態(tài)是否發(fā)生改變沒有直接聯(lián)系，該方式是對數(shù)據(jù)寄存器進行持續(xù)不斷地讀取。因為智能手機中的傳感器在性能上都比較優(yōu)越，反應十分靈敏，換句話說傳感器的狀態(tài)時刻都在發(fā)生著改變，所以必須對數(shù)據(jù)采集設置延時信號，以避免出現(xiàn)死機情況，這里就需要介紹工作隊列的概念。在系統(tǒng)內(nèi)核2.5時代，就已經(jīng)出現(xiàn)了工作隊列這一定義，它是為了實現(xiàn)工作延后執(zhí)行所提出的。工作列隊的具體工作方式既相似于tasklets有區(qū)別于tasklets。相似之處就是兩種工作方式都允許通過內(nèi)核代碼來請求在指定時間所需調(diào)用的函數(shù)。區(qū)別就在于二者的執(zhí)行周期、執(zhí)行速度以及所處的狀態(tài)。相比較而言，tasklets的執(zhí)行周期較短，執(zhí)行速度較快，并且需要處于原子態(tài)。而工作隊列就沒有狀態(tài)的限制，并且執(zhí)行周期相對較長。此外，工作隊列最具有優(yōu)勢的地方在于，它可以執(zhí)行休眠操作，以使得內(nèi)核代碼可以延后一定的時間間隔再請求工作隊列。具體工作隊列中的任務是處于結構體workqueue_struct中的，通過work_struct結構體來描述具體任務，以此支出哪些任務需要執(zhí)行延遲操作，調(diào)用哪個延遲函數(shù)。
3 數(shù)據(jù)傳輸
驅(qū)動程序所采集到的數(shù)據(jù)存放于內(nèi)核空間當中，要想將內(nèi)核空間中采集到的傳感器數(shù)據(jù)傳輸至硬件抽象層所處的用戶空間，必須通過一些技術手段來實現(xiàn)。這里可以利用函數(shù)copy_to_user以及copy_from_user，將設備看做字符設備。也可以利用input子系統(tǒng)還實現(xiàn)。本文所使用的就是input子系統(tǒng)來進行數(shù)據(jù)傳輸。Linux 的input子系統(tǒng)為如鼠標、鍵盤或者觸摸屏等輸入設備提供了全面的驅(qū)動框架，內(nèi)核所提供的API是固定的，并且與硬件沒有直接聯(lián)系。Input子系統(tǒng)結構分為輸入子系統(tǒng)核心層、驅(qū)動層以及事件處理層三大塊。當輸入設備輸入數(shù)據(jù)時，傳輸路徑是從底層的硬件開始，經(jīng)過驅(qū)動傳輸至核心層，再從核心層傳輸至事件處理層，最終是通過事件處理層輸送至用戶空間的。相同，數(shù)據(jù)的返回路徑就是數(shù)據(jù)傳輸?shù)南喾捶较颉?/span>
4 休眠設計
數(shù)據(jù)的采集過程不管是通過中斷模式還是輪詢模式來實現(xiàn)，傳感器均是處于工作狀態(tài)，這樣勢必會導致系統(tǒng)功耗增大，所以休眠設計對于傳感器的正常穩(wěn)定工作而言非常重要。Android系統(tǒng)所兼容的是標準Linux休眠喚醒系統(tǒng)。在該標準系統(tǒng)中，休眠過程共包括三個步驟：第一，暫停用戶態(tài)進程以及內(nèi)核態(tài)任務；第二，按照驅(qū)動加載時的注冊順序，來調(diào)用注冊的suspend回調(diào)函數(shù)；第三，將核心設備以及CPU調(diào)整至休眠狀態(tài)，暫停相關操作進程。
5結語
超聲波清洗技術是一項比較有效的清洗方法，但在有些方面人需要進一步提高和改善。隨著家庭生活條件的不斷好轉(zhuǎn)，人們對生活質(zhì)量的要求越來越高，但抹布的實用需求仍是不可替代，所以多功能超聲波清洗裝置是家庭生活中不可或缺的產(chǎn)品。超聲波清洗機成本低，使用方便，無污染，節(jié)約能源等特點，不僅適用于抹布的清洗，還可以適用于鞋子、襪子、鞋墊等需要殺菌處理物品的清洗，達到健康的生活標準，而且操作簡單、方便，適于推廣普及，改產(chǎn)品具有多功能，較同類產(chǎn)品更具有競爭力和廣闊的市場前景。
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