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Shun 发表于 2021-12-29 11:58:34

《OpenWrt开发笔记》第28章 DHT11 温湿度传感器

28.1硬件原理
下图是我们温度传感器的接入引脚，3.3V 供电，io 口接 P13 的 GP0( GPIO0 的简称 )。
DHT11数字温湿度传感器 是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能 8 位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11 传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式存在OTP内存中，传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，使其成为该类应用中，在苛刻应用场合的最佳选择。

28.2 DHT11 相关时序
 初始化(复位)时序图

图1

[*]
[*]

[*] 控制器首先至少拉低 18ms，然后拉高 20-40us 后等待 DHT11 的应答
[*] 当 DHT11 检测到信号后，首先将总线拉低约 80us 然后在拉高 80us 作为应答信号。
[*]

 读取数据时序图

图2
 表示 0 的时序如下

图3
 表示 1 的时序如下

图4

[*]
[*]

[*] DHT11 以低电平应答主机，然后拉高总线准备输出。输出 0 信号和 1 信号都是以低电平开始高电平结束。
[*] DHT11 输出 0、 1 信号的低电平时间相同，而高电平的时间不同，输出 0 信号时高电平约 26-28us,而当输出 1 信号时高电平约为 70us。
[*]


28.2驱动程序
关于字符设备驱动程序的使用，我们可以参照点亮 led 灯的那个实验，这里只给出跟DHT11 密切相关的驱动程序，详细的程序请查看我们的驱动文件！
//配置连接温度传感器的引脚
#define DHT11_L             *GPIO21_0_DATA &= ~(1<<0)//低电平
#define DHT11_H         *GPIO21_0_DATA |=(1<<0)//高电平
#define DHT11_OUT         *GPIO21_0_DIR|=(1<<0)//输出
#define DHT11_IN    *GPIO21_0_DIR&= ~(1<<0)//输入
#define DHT11_STA   *GPIO21_0_DATA & 0x01

//寄存器定义
volatile unsigned long *GPIO21_0_DIR;
volatile unsigned long *GPIO21_0_DATA;


/****************基本定义 **********************/
//初始化函数必要资源定义
//用于初始化函数当中
//device number;
dev_t dev_num;
//struct dev
struct cdev dht11_cdev;
//auto "mknode /dev/dht11 c dev_num minor_num"
struct class *dht11_class = NULL;
struct device *dht11_device = NULL;

/********************dht11有关的函数   ****************************/
//从dht11中读取一个字节
static unsigned char read_byte(void)
{
unsigned char r_val = 0;
unsigned char t_count = 0; //计时器，防止超时；
      unsigned char i;

for(i = 0 ; i < 8 ; i++)
{
    t_count = 0;

    while(!DHT11_STA)
    {
      udelay(1);
      t_count++;
      if(t_count>250)
      {
      printk("read_byte error1\n");
      return 100;
      }
    }
    t_count = 0;

    udelay(32);

    if(DHT11_STA == 1)
    {
      r_val <<= 1;
      r_val |= 1;
    }
    else
    {
      r_val <<= 1;
      continue;
    }

    while( DHT11_STA == 1 )
    {
      udelay(2);
      t_count++;
      if(t_count>250)
      {
      printk("read_byte error2\n");
      return 100;
      }
   }
}

return r_val;
}

//从dht11中读出数据
static unsigned int read_dht11(void)
{
   unsigned char t_count = 0; //计时器；
   unsigned intdht11 = 0;
   unsigned char h_i = 0 , h_f = 0;
   unsigned char t_i = 0 , t_f = 0;
   unsigned char check_sum = 0;

   DHT11_OUT;

   DHT11_L;
   mdelay(30); //>18ms;
   DHT11_H;

   udelay(30);

   DHT11_IN;
   while(DHT11_STA == 1)
   {
    udelay(1);
    t_count++;

    if(t_count > 50)
    {
      printk("device error: dht11!\n");
      return 0;
    }
   }
   t_count = 0;

   while(!DHT11_STA)
   {
    udelay(1);
    t_count++;

    if(t_count > 250)
    {
      printk("read_dht11 error1\n");
      return 0;
    }
   }

   t_count = 0;

   udelay(50);

   while(DHT11_STA)
   {
    udelay(1);
    t_count++;
    if(t_count > 250)
    {
      printk("read_dht11 error2\n");
      return 0;
    }
   }

   h_i = read_byte();
   h_f = read_byte();
   t_i = read_byte();
   t_f = read_byte();
   check_sum = read_byte();

   if(check_sum == (h_i+h_f+t_i+t_f) || (h_i!=100 && t_i != 100))
   {
    dht11 = t_i;
    dht11 <<= 8;
    dht11 += h_i;
   }
   else
   {
    dht11 = 0;
    printk("read_dht11 error3\n");
   }

   return dht11;
}


/**********************************************************************/

/**************** 结构体 file_operations 成员函数 *****************/
//open
static int dht11_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
printk("dht11 drive open...\n");

DHT11_OUT;
DHT11_H;

return 0;
}

//close
static int dht11_close(struct inode *inode , struct file *file)
{
return 0;
}

//read
static ssize_t dht11_read(struct file *file, char __user *buffer,
      size_t len, loff_t *pos)
{
unsigned int dht11;
printk("dht11 drive read...\n");

dht11 = read_dht11();
copy_to_user(buffer, &dht11, 4);

return 4;
}



/***************** 结构体： file_operations ************************/
//struct
static const struct file_operations dht11_fops = {
.owner   = THIS_MODULE,
.open= dht11_open,
.release = dht11_close,
.read= dht11_read,
};


/*************functions: init , exit*******************/
//条件值变量，用于指示资源是否正常使用
unsigned char init_flag = 0;
unsigned char add_code_flag = 0;

//init
static __init int dht11_init(void)
{
int ret_v = 0;
printk("dht11 drive init...\n");

//函数alloc_chrdev_region主要参数说明：
//参数2： 次设备号
//参数3： 创建多少个设备
if( ( ret_v = alloc_chrdev_region(&dev_num,0,1,"dht11") ) < 0 )
{
    goto dev_reg_error;
}
init_flag = 1; //标示设备创建成功；

printk("The drive info of dht11:\nmajor: %d\nminor: %d\n",
    MAJOR(dev_num),MINOR(dev_num));

cdev_init(&dht11_cdev,&dht11_fops);
if( (ret_v = cdev_add(&dht11_cdev,dev_num,1)) != 0 )
{
    goto cdev_add_error;
}

dht11_class = class_create(THIS_MODULE,"dht11");
if( IS_ERR(dht11_class) )
{
    goto class_c_error;
}

dht11_device = device_create(dht11_class,NULL,dev_num,NULL,"dht11");
if( IS_ERR(dht11_device) )
{
    goto device_c_error;
}
printk("auto mknod success!\n");

//------------   请在此添加您的初始化程序--------------//


GPIO21_0_DATA = (volatile unsigned long *)ioremap(0x10000620, 4);
GPIO21_0_DIR =(volatile unsigned long *)ioremap(0x10000624, 4);

      //如果需要做错误处理，请：goto dht11_error;

   add_code_flag = 1;
//----------------------END---------------------------//

goto init_success;

dev_reg_error:
printk("alloc_chrdev_region failed\n");
return ret_v;

cdev_add_error:
printk("cdev_add failed\n");
unregister_chrdev_region(dev_num, 1);
init_flag = 0;
return ret_v;

class_c_error:
printk("class_create failed\n");
cdev_del(&dht11_cdev);
unregister_chrdev_region(dev_num, 1);
init_flag = 0;
return PTR_ERR(dht11_class);

device_c_error:
printk("device_create failed\n");
cdev_del(&dht11_cdev);
unregister_chrdev_region(dev_num, 1);
class_destroy(dht11_class);
init_flag = 0;
return PTR_ERR(dht11_device);

//------------------ 请在此添加您的错误处理内容 ----------------//
dht11_error:
add_code_flag = 0;
return -1;
//--------------------          END         -------------------//

init_success:
printk("dht11 init success!\n");
return 0;
}

//exit
static __exit void dht11_exit(void)
{
printk("dht11 drive exit...\n");

if(add_code_flag == 1)
{   
         //----------   请在这里释放您的程序占有的资源   ---------//
      printk("free your resources...\n");               

    iounmap(GPIO21_0_DATA);
    iounmap(GPIO21_0_DIR);

      printk("free finish\n");                  
      //----------------------   END      -------------------//
}                     

if(init_flag == 1)
{
    //释放初始化使用到的资源;
    cdev_del(&dht11_cdev);
    unregister_chrdev_region(dev_num, 1);
    device_unregister(dht11_device);
    class_destroy(dht11_class);
}
}

/**************** module operations**********************/
//module loading
module_init(dht11_init);
module_exit(dht11_exit);

//some infomation
MODULE_LICENSE("GPL v2");
MODULE_AUTHOR("from Jafy");
MODULE_DESCRIPTION("dht11 drive");
/*********************The End ***************************/

28.3应用程序

int main(int argc, char **argv)
{
int fd;
unsigned int dht11 = 0;
unsigned int humi,temp;

//打开温度传感器驱动模块
fd = open("/dev/dht11", O_RDWR | O_NONBLOCK);
if (fd < 0)
{
    printf("can't open /dev/dht11\n");
    return -1;
}

read(fd, &dht11, sizeof(dht11));

temp = dht11>>8;
humi = dht11 &0x000000ff;
printf("the current temperature is: %d\n",temp);
printf("the current humidity is:    %d\n",humi);

close(fd);

return 0;
}


28.4实验结果



https://blog.51cto.com/u_11512283/4856335

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