devbox
繁依Fanyi0
这个屌丝很懒，什么也没留下！
关注作者
热门标签
热门文章
当前位置:   article > 正文

RK3568笔记四十一：DHT11驱动开发测试

作者：繁依Fanyi0 | 2024-07-26 02:28:59

赞

踩

RK3568笔记四十一：DHT11驱动开发测试

若该文为原创文章，转载请注明原文出处。

记录开发单总线，读取DHT11温湿度

一、DHT11介绍

DHT11是串行接口（单线双向）DATA 用于微处理器与 DHT11之间的通讯和同步，采用单总线数据格式，一次通讯时间4ms左右，数据分小数部分和整数部分。

1、协议及数据格式

DHT11 采用单总线协议与单片机通信，单片机发送一次复位信号后，DHT11 从低功耗模式转换到高速模式，等待主机复位结束后，DHT11 发送响应信号，并拉高总线准备传输数据。一次完整的数据为 40bit，按照高位在前，低位在后的顺序传输。

数据格式为：8bit 湿度整数数据+8bit 湿度小数数据+8bit 温度整数数据+8bit 温度小数数据+8bit 校验和，一共 5 字节（40bit）数据。由于 DHT11 分辨率只能精确到个位，所以小数部分是数据全为 0。校验和为前 4 个字节数据相加，校验的目的是为了保证数据传输的准确性。
 

2、时序

根据时序读取DHT11流程为：

1、主机发送复位信号

2、等待DHT11 发送响应信号

3、读取数据（40bit，5个字节）

前面4字节为数据位，第5字节为校验和位

二、原理图

使用的是前面的IO口，GPIO3_PC4。IO口可以跟换，设备的节点需要对应修改。

三、创建节点

1、在设备树中创建设备节点

修改/home/alientek/rk3568_linux_sdk/kernel/arch/arm64/boot/dts/rockchip/目录下的rk3568-atk-evb1-ddr4-v10.dtsi文件，添加gpiodht11节点

  1. gpiodht11 {
  2.   compatible = "alientek,dht11";
  3.   pinctrl-names = "alientek,dht11";
  4.   pinctrl-0 = <&dht11_gpio>;
  5.   dht11-gpio = <&gpio3 RK_PC4 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
  6.   status = "okay";
  7. };

2、创建设备的 pinctrl 节点

  1. dht11-gpios{
  2.   /omit-if-no-ref/
  3.   dht11_gpio: dht11-pin {
  4.   rockchip,pins =
  5.     <3 RK_PC4 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_none>;
  6.   };
  7. };

修改后，重新编译内核，生成boot.img文件，重新烧写即可。

重启后会在/proc/device-tree下找到gpiodht11节点.

四、驱动编写

1、drv_dht11.c

  1. /* 
  2. dht11-gpios{
  3.   /omit-if-no-ref/
  4.   dht11_gpio: dht11-pin {
  5.   rockchip,pins =
  6.     <3 RK_PC4 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_none>;
  7.   };
  8. };
  9.  
  10. gpiodht11 {
  11.   compatible = "alientek,dht11";
  12.   pinctrl-names = "alientek,dht11";
  13.   pinctrl-0 = <&dht11_gpio>;
  14.   dht11-gpio = <&gpio3 RK_PC4 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
  15.   status = "okay";
  16. };
  17. */
  18.  
  19.  
  20. #include <linux/types.h>
  21. #include <linux/kernel.h>
  22. #include <linux/delay.h>
  23. #include <linux/ide.h>
  24. #include <linux/init.h>
  25. #include <linux/module.h>
  26. #include <linux/errno.h>
  27. #include <linux/gpio.h>
  28. #include <linux/cdev.h>
  29. #include <linux/device.h>
  30. #include <linux/of_gpio.h>
  31. #include <linux/semaphore.h>
  32. #include <linux/timer.h>
  33. #include <linux/irq.h>
  34. #include <linux/wait.h>
  35. #include <linux/poll.h>
  36. #include <linux/fs.h>
  37. #include <linux/fcntl.h>
  38. #include <linux/platform_device.h>
  39. //#include <asm/mach/map.h>
  40. #include <asm/uaccess.h>
  41. #include <asm/io.h>
  42.  
  43.  
  44. #define DHT11DEV_CNT           1              /* 设备号长度 */
  45. #define DHT11DEV_NAME          "dtsplatdht11"   /* 设备名字 */
  46.  
  47.  
  48. /* dht11dev 设备结构体 */
  49. struct dht11dev_dev{
  50.   dev_t devid;                  /* 设备号 */
  51.   struct cdev cdev;             /* cdev */
  52.   struct class *class;          /* 类 */
  53.   struct device *device;        /* 设备 */ 
  54.   struct device_node *node;     /* dht11dev 设备节点 */
  55.   int gpio_dht11;                 /* dht11dev 灯 GPIO 标号 */
  56. };
  57.  
  58. struct dht11dev_dev dht11dev; /* dht11d ev 设备 */
  59.  
  60. unsigned char getdata[4] = {0xff, 0xff, 0xff, 0xff};
  61.  
  62. static void dht11_release( void )
  63. {
  64.     gpio_direction_output(dht11dev.gpio_dht11, 1);
  65. }
  66.  
  67. static void dht11_start(void)
  68. {
  69.     gpio_direction_output(dht11dev.gpio_dht11, 1);
  70.     mdelay(30);
  71.     
  72.     gpio_set_value( dht11dev.gpio_dht11, 0);
  73.     mdelay(20);
  74.     
  75.     gpio_set_value(dht11dev.gpio_dht11, 1);
  76.     udelay(40);
  77.     
  78.     gpio_direction_input(dht11dev.gpio_dht11);
  79. }
  80.  
  81.  
  82. static int dht11_wait_ack(void)
  83. {
  84.     long timeout_us = 50000;
  85.  
  86.     /* 等待低电平 */
  87.     while (gpio_get_value(dht11dev.gpio_dht11) && --timeout_us)
  88.     {
  89.         udelay(1);
  90.     }
  91.     if (!timeout_us)
  92.     {
  93.         return -1;
  94.     }
  95.  
  96.     /* 现在是低电平 */
  97.     /* 等待高电平 */
  98.     timeout_us = 50000;
  99.     
  100.     while (!gpio_get_value(dht11dev.gpio_dht11) && --timeout_us)
  101.     {
  102.         udelay(1);
  103.     }
  104.     
  105.     if (!timeout_us)
  106.     {
  107.         return -1;
  108.     }
  109.  
  110.     /* 现在是高电平 */
  111.     /* 等待低电平 */
  112.     timeout_us = 20000;
  113.     while (gpio_get_value(dht11dev.gpio_dht11) && --timeout_us)
  114.     {
  115.         udelay(1);
  116.     }
  117.     
  118.     if (!timeout_us)
  119.     {
  120.         return -1;
  121.     }
  122.  
  123.     
  124.     return 0;
  125. }
  126.  
  127.  
  128. static int dht11_read_byte( unsigned char datalist )
  129. {
  130.     int i;
  131.     unsigned char data = 0;
  132.     int timeout_us = 20000;
  133.     u64 pre = 0, last = 0;
  134.     
  135.     for (i = 0; i < 8; i++)
  136.     {
  137.         /* 现在是低电平 */
  138.         /* 等待高电平 */
  139.         timeout_us = 20000;
  140.         while (!gpio_get_value(dht11dev.gpio_dht11) && --timeout_us)
  141.         {
  142.             udelay(1);
  143.         }
  144.         
  145.         if (!timeout_us)
  146.         {
  147.             return -1;
  148.         }
  149.  
  150.         /* 现在是高电平 */
  151.         /* 等待低电平,累加高电平的时间 */
  152.         timeout_us = 20000000;
  153.  
  154.         /* set another gpio low  */
  155.         pre = ktime_get_boot_ns();
  156.         while (1) 
  157.         {
  158.             last = ktime_get_boot_ns();
  159.             if (last - pre >= 40000)
  160.                 break;
  161.         }
  162.  
  163.         if (gpio_get_value(dht11dev.gpio_dht11))
  164.         {
  165.             /* get bit 1 */
  166.             data = (data << 1) | 1;
  167.             /* 当前位的高电平未结束, 等待 */
  168.             timeout_us = 20000;
  169.             while (gpio_get_value(dht11dev.gpio_dht11) && --timeout_us)
  170.             {
  171.                 udelay(1);
  172.             }
  173.             if (!timeout_us)
  174.             {
  175.                 return -1;
  176.             }
  177.         }
  178.         else
  179.         {
  180.             /* get bit 0 */
  181.             data = (data << 1) | 0;
  182.         }
  183.     }
  184.  
  185.     getdata[datalist] = data;
  186.     
  187.     return 0;
  188. }
  189.  
  190.  
  191. static int dht11_get_value(void)
  192. {
  193. 	unsigned long flags;
  194. 	int i;
  195. 	
  196. 	
  197. 	local_irq_save(flags);  // 关中断
  198. 	
  199. 	/* 1. 发送高脉冲启动DHT11 */
  200.     dht11_start();
  201. 	
  202. 	/* 2. 等待DHT11就绪 */
  203.     if (dht11_wait_ack())
  204.     {
  205.         local_irq_restore(flags); // 恢复中断
  206.         return -EAGAIN;
  207.     }
  208. 	
  209. 	/* 3. 读5字节数据 */
  210.     for (i = 0; i < 5; i++)
  211.     {
  212. 		dht11_read_byte(i); 
  213.     }
  214. 	
  215.     /* 4. 释放总线 */
  216.     dht11_release();
  217. 	
  218. 	local_irq_restore(flags); // 恢复中断
  219. 	
  220. 	/* 5. 根据校验码验证数据 */
  221.     if (getdata[4] != (getdata[0] + getdata[1] + getdata[2] + getdata[3]))
  222.     {
  223. 		getdata[0] = 0xff;
  224. 		getdata[1] = 0xff;
  225. 		getdata[2] = 0xff;
  226. 		getdata[3] = 0xff;
  227. 		
  228.         return -1;
  229.     }	
  230.     
  231.     return 0;
  232. }
  233.  
  234.  
  235. static int dht11_gpio_init(struct device_node *nd)
  236. {
  237.   int ret;
  238.   
  239.   /* 从设备树中获取 GPIO */
  240.   dht11dev.gpio_dht11 = of_get_named_gpio(nd, "dht11-gpio", 0);
  241.   if(!gpio_is_valid(dht11dev.gpio_dht11)) {
  242.     printk(KERN_ERR "dht11dev: Failed to get dht11-gpio\n");
  243.     return -EINVAL;
  244.   }
  245.   
  246.   /* 申请使用 GPIO */
  247.   ret = gpio_request(dht11dev.gpio_dht11, "DHT11");
  248.   if (ret) {
  249.     printk(KERN_ERR "dht11: Failed to request dht11-gpio\n");
  250.     return ret;
  251.   }
  252.   
  253.   /* 将 GPIO 设置为输出模式并设置 GPIO 初始电平状态 */
  254.   gpio_direction_output(dht11dev.gpio_dht11,0);
  255.  
  256.   printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
  257.   
  258.   return 0;
  259. }
  260.  
  261. /*
  262. * @description : 打开设备
  263. * @param – inode : 传递给驱动的 inode
  264. * @param - filp : 设备文件，file 结构体有个叫做 private_data 的成员变量
  265. * 一般在 open 的时候将 private_data 指向设备结构体。
  266. * @return : 0 成功;其他 失败
  267. */
  268. static int dht11_open(struct inode *inode, struct file *filp)
  269. {
  270.   printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
  271.   
  272.   return 0;
  273. }
  274.  
  275.  
  276. /*
  277.     linux driver 驱动接口： 
  278.     实现对应的open/read/write等函数，填入file_operations结构体
  279. */
  280. static ssize_t dht11_drv_read ( struct file *file, char __user *buf, 
  281.                                 size_t size, loff_t *offset)
  282. {
  283.     int ret =0;
  284.  
  285.     
  286.     if( !dht11_get_value() )
  287. 	{
  288. 		//printk("data[0] = %d, data[1] = %d, data[2] = %d, data[3] = %d\n", getdata[0], getdata[1], getdata[2], getdata[3]);
  289. 		
  290.         ret = copy_to_user(buf, getdata, sizeof(getdata));
  291. 		
  292.         return ret;
  293.     }
  294. 	
  295. 	return ret;
  296.  
  297. }
  298.  
  299.  
  300.  
  301. /*
  302. * @description : 向设备写数据
  303. * @param - filp : 设备文件，表示打开的文件描述符
  304. * @param - buf : 要写给设备写入的数据
  305. * @param - cnt : 要写入的数据长度
  306. * @param - offt : 相对于文件首地址的偏移
  307. * @return : 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败
  308. */
  309. static ssize_t dht11_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
  310. {
  311.   printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
  312.   
  313.   return 0;
  314. }
  315.  
  316. static int dht11_drv_close(struct inode *node, struct file *file)
  317. {
  318.     printk(" %s line %d \r\n",  __FUNCTION__, __LINE__);
  319. 	
  320. 	dht11_get_value();
  321.  
  322.     return 0;
  323. }
  324.  
  325.  
  326. /* 设备操作函数 */
  327. static struct file_operations dht11_fops = {
  328.   .owner   = THIS_MODULE,
  329.   .open    = dht11_open,
  330.   .read    = dht11_drv_read,
  331.   .write   = dht11_write,
  332.   .release = dht11_drv_close,
  333. };
  334.  
  335. /*
  336. * @description : flatform 驱动的 probe 函数，当驱动与
  337. * 设备匹配以后此函数就会执行
  338. * @param - dev : platform 设备
  339. * @return : 0，成功;其他负值,失败
  340. */
  341. static int dht11_probe(struct platform_device *pdev)
  342. { 
  343.   int ret;
  344.   
  345.   printk("dht11 driver and device was matched!\r\n");
  346.   
  347.   /* 初始化 DHT11 */
  348.   ret = dht11_gpio_init(pdev->dev.of_node);
  349.   if(ret < 0)
  350.     return ret;
  351.   
  352.   /* 1、设置设备号 */
  353.   ret = alloc_chrdev_region(&dht11dev.devid, 0, DHT11DEV_CNT, DHT11DEV_NAME);
  354.   if(ret < 0) {
  355.     pr_err("%s Couldn't alloc_chrdev_region, ret=%d\r\n", DHT11DEV_NAME, ret);
  356.     goto free_gpio;
  357.   }
  358.   
  359.   /* 2、初始化 cdev */
  360.   dht11dev.cdev.owner = THIS_MODULE;
  361.   cdev_init(&dht11dev.cdev, &dht11_fops);
  362.   
  363.   /* 3、添加一个 cdev */
  364.   ret = cdev_add(&dht11dev.cdev, dht11dev.devid, DHT11DEV_CNT);
  365.   if(ret < 0)
  366.     goto del_unregister;
  367.   
  368.   /* 4、创建类 */
  369.   dht11dev.class = class_create(THIS_MODULE, DHT11DEV_NAME);
  370.   if (IS_ERR(dht11dev.class)) {
  371.     goto del_cdev;
  372.   }
  373.   
  374.   /* 5、创建设备 */
  375.   dht11dev.device = device_create(dht11dev.class, NULL, dht11dev.devid, NULL, DHT11DEV_NAME);
  376.   if (IS_ERR(dht11dev.device)) {
  377.     goto destroy_class;
  378.   }
  379.  
  380.   return 0;
  381.  
  382. destroy_class:
  383.   class_destroy(dht11dev.class);
  384. del_cdev:
  385.   cdev_del(&dht11dev.cdev);
  386. del_unregister:
  387.   unregister_chrdev_region(dht11dev.devid, DHT11DEV_CNT);
  388. free_gpio:
  389.   gpio_free(dht11dev.gpio_dht11);
  390.   
  391.   return -EIO;
  392. }
  393.  
  394. /*
  395. * @description : platform 驱动的 remove 函数
  396. * @param - dev : platform 设备
  397. * @return : 0，成功;其他负值,失败
  398. */
  399. static int dht11_remove(struct platform_device *dev)
  400. {
  401.   gpio_set_value(dht11dev.gpio_dht11, 0);/* 卸载驱动的时候 GPIO置0 */
  402.   gpio_free(dht11dev.gpio_dht11); /* 注销 GPIO */
  403.   cdev_del(&dht11dev.cdev); /* 删除 cdev */
  404.   unregister_chrdev_region(dht11dev.devid, DHT11DEV_CNT);
  405.   device_destroy(dht11dev.class, dht11dev.devid); /* 注销设备 */
  406.   class_destroy(dht11dev.class); /* 注销类 */
  407.   
  408.   return 0;
  409. }
  410.  
  411. /* 匹配列表 */
  412. static const struct of_device_id dht11_of_match[] = {
  413. {
  414.   .compatible = "alientek,dht11" },
  415.   { /* Sentinel */ }
  416. };
  417.  
  418. MODULE_DEVICE_TABLE(of, dht11_of_match);
  419.  
  420. /* platform 驱动结构体 */
  421. static struct platform_driver dht11_driver = {
  422.     .driver = {
  423.     .name = "rk3568-dht11", /* 驱动名字，用于和设备匹配 */
  424.     .of_match_table = dht11_of_match, /* 设备树匹配表 */
  425.   },
  426.   
  427.   .probe = dht11_probe,
  428.   .remove = dht11_remove,
  429. };
  430.  
  431. /*
  432. * @description : 驱动模块加载函数
  433. * @param : 无
  434. * @return : 无
  435. */
  436. static int __init dht11driver_init(void)
  437. {
  438.   return platform_driver_register(&dht11_driver);
  439. }
  440.  
  441. /*
  442. * @description : 驱动模块卸载函数
  443. * @param : 无
  444. * @return : 无
  445. */
  446. static void __exit dht11driver_exit(void)
  447. {
  448.   platform_driver_unregister(&dht11_driver);
  449. }
  450.  
  451. module_init(dht11driver_init);
  452. module_exit(dht11driver_exit);
  453. MODULE_LICENSE("GPL");
  454. MODULE_AUTHOR("yifeng");
  455. MODULE_INFO(intree, "Y");
  456.  
  457.  
  458.

程序是根据正点原子的注册platform平台驱动点亮LED修改，增加读功能. 这里有点需要注意，内存的使用，使用指针，不清楚为什么，会出错。

2、makefile

  1. KERNELDIR := /home/alientek/rk3568_linux_sdk/kernel
  2. ARCH=arm64
  3. CROSS_COMPILE=/opt/atk-dlrk356x-toolchain/usr/bin/aarch64-buildroot-linux-gnu-
  4.  
  5. export  ARCH  CROSS_COMPILE
  6.  
  7. CURRENT_PATH := $(shell pwd)
  8. obj-m := drv_dht11.o
  9.  
  10. build: kernel_modules
  11.  
  12. kernel_modules:
  13. 	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
  14. clean:
  15. 	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

直接make编译，生成ko文件，拷贝到开发板。

五、应用程序编写

  1. /***************************************************************
  2. Copyright  2024-2029. All rights reserved.
  3. 文件名     : dht11App.c
  4. 作者       : yifeng
  5. 版本       : V1.0
  6. 描述       : 测试dth11驱动程序
  7. 其他       : 无
  8. 日志       : 初版V1.0 2024/07/18
  9. ***************************************************************/
  10. #include <sys/types.h>
  11. #include <sys/stat.h>
  12. #include <linux/types.h>
  13. #include <linux/i2c-dev.h>
  14. #include <linux/i2c.h>
  15. #include <sys/ioctl.h>
  16. #include <unistd.h>
  17. #include <stdio.h>
  18. #include <string.h>
  19. #include <fcntl.h>
  20. #include <stdlib.h>
  21. #include <linux/fs.h>
  22. #include <errno.h>
  23. #include <assert.h>
  24. #include <string.h>
  25. #include <time.h>
  26.  
  27. #define DEV_FILE    "/dev/dtsplatdht11"
  28.  
  29.  
  30. int main(void)
  31. {
  32.     int fd;
  33.     int count_run = 0;
  34. 	int ret = 0;
  35.     unsigned char data[4];
  36.  
  37.     fd = open(DEV_FILE, 0);
  38.     if (fd == -1){
  39.         printf("can not open file: %s \n", DEV_FILE);
  40.         return -1;
  41.     }
  42.  
  43.     while( count_run < 50000)
  44.     {
  45.         count_run++;
  46.  
  47.         if (read(fd, &data[0], 4) == 0) 
  48. 		{
  49.             printf("get humidity  : %d.%d\n", data[0], data[1]);
  50.             printf("get temprature: %d.%d\n", data[2], data[3]);
  51.         } 
  52.         else 
  53. 		{
  54.             printf("read dht11 device fail!\n");
  55.         }
  56. 		
  57.         sleep(1);  // 1毫秒
  58.     }
  59.  
  60.     close(fd);
  61.  
  62.     return 0;
  63. }

程序比较简单，5秒读一次数据，并打印。

编译：

/opt/atk-dlrk356x-toolchain/bin/aarch64-buildroot-linux-gnu-gcc dht11App.c -o dht11App

六、测试

测试使用的是正点原子的ATK-DLRK3568板子

加载驱动

insmod drv_dht11.ko

测试

./dht11App

测试虽然有读取到温湿度，也有变化，但驱动不是很完美，只限测试使用。

如有侵权，或需要完整代码，请及时联系博主。

声明：本文内容由网友自发贡献，不代表【wpsshop博客】立场，版权归原作者所有，本站不承担相应法律责任。如您发现有侵权的内容，请联系我们。转载请注明出处：https://www.wpsshop.cn/w/繁依Fanyi0/article/detail/883086
推荐阅读
相关标签

Copyright © 2003-2013 www.wpsshop.cn 版权所有，并保留所有权利。

  

闽ICP备14008679号