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。當超聲波強度超過某一空化閥值時，在液體中產生空化現象，即液體中微小的泡核在超聲作用下被激活，它表現為泡核的振蕩、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，產生強大沖擊波，使細菌或病毒喪失毒力，甚至會使細菌形態結構破裂和溶解，從而起到殺菌作用。通過考慮及對比我們選用頻率為40kHz，清洗介質為不銹鋼SUS304（可以避免酸化），且其功率為35W的超聲波發生器。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，以實現水資源循環利用的目的。污水循環處理，考慮到超聲波的內膽尺寸，采用380直流微型隔膜泵，內膽盛水體積為600ml，而此泵的流量為2~3L/min，故讓整個容器內的水循環一次只需要12~18s的時間，可以充分滿足要求。
1 內存分配
本文使用Linuxslab分配器實現系統內存分配。Linuxslab分配器是一種高效的內存分配器，從時間空間兩個方面都具有非常優越的表現。相比較傳統內存管理方式而言，slab緩存分配器的內核更關注小對象的分配，在系統整個生命周期中可以實現無數次分配，從而很好地處理了分配過程中可能出現的碎片；該分配器還可以對通用對象進行初始化，以免出現為了實現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內存塊，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 數據采集
對于傳感器驅動程序而言，數據的采集有中斷和輪詢兩種方式。中斷數據采集方式是通過中斷引腳來實現的，一旦傳感器的狀態發生改變，則立即觸發中斷，通過調用中斷處理函數，來采集數據寄存器中的數據。輪詢數據采集方式與傳感器狀態是否發生改變沒有直接聯系，該方式是對數據寄存器進行持續不斷地讀取。因為智能手機中的傳感器在性能上都比較優越，反應十分靈敏，換句話說傳感器的狀態時刻都在發生著改變，所以必須對數據采集設置延時信號，以避免出現死機情況，這里就需要介紹工作隊列的概念。在系統內核2.5時代，就已經出現了工作隊列這一定義，它是為了實現工作延后執行所提出的。工作列隊的具體工作方式既相似于tasklets有區別于tasklets。相似之處就是兩種工作方式都允許通過內核代碼來請求在指定時間所需調用的函數。區別就在于二者的執行周期、執行速度以及所處的狀態。相比較而言，tasklets的執行周期較短，執行速度較快，并且需要處于原子態。而工作隊列就沒有狀態的限制，并且執行周期相對較長。此外，工作隊列最具有優勢的地方在于，它可以執行休眠操作，以使得內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行延遲操作，調用哪個延遲函數。
3 數據傳輸
驅動程序所采集到的數據存放于內核空間當中，要想將內核空間中采集到的傳感器數據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。這里可以利用函數copy_to_user以及copy_from_user，將設備看做字符設備。也可以利用input子系統還實現。本文所使用的就是input子系統來進行數據傳輸。Linux 的input子系統為如鼠標、鍵盤或者觸摸屏等輸入設備提供了全面的驅動框架，內核所提供的API是固定的，并且與硬件沒有直接聯系。Input子系統結構分為輸入子系統核心層、驅動層以及事件處理層三大塊。當輸入設備輸入數據時，傳輸路徑是從底層的硬件開始，經過驅動傳輸至核心層，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，數據的返回路徑就是數據傳輸的相反方向。
4 休眠設計
數據的采集過程不管是通過中斷模式還是輪詢模式來實現，傳感器均是處于工作狀態，這樣勢必會導致系統功耗增大，所以休眠設計對于傳感器的正常穩定工作而言非常重要。Android系統所兼容的是標準Linux休眠喚醒系統。在該標準系統中，休眠過程共包括三個步驟：第一，暫停用戶態進程以及內核態任務；第二，按照驅動加載時的注冊順序，來調用注冊的suspend回調函數；第三，將核心設備以及CPU調整至休眠狀態，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，人們對生活質量的要求越來越高，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品。超聲波清洗機成本低，使用方便，無污染，節約能源等特點，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，改產品具有多功能，較同類產品更具有競爭力和廣闊的市場前景。
