第七章、DHT11: 单总线协!议
常见问题
1、DHT11是什么 ？有什么特性 ？
2、单总线协议是什么 ？原理 ？DHT11的单总线协议的组成 ？
1、DHT11定义 单总线协议是一种用于在多个设备之间进行通信的协议，所有设备共享同一条数据线（总线），通过特定的时序和信号来区分不同设备的通信。
原理：
单总线协议通过在同一条数据线上发送和接收数据，利用时序控制和信号电平来实现设备之间的通信。每个设备在总线上都有唯一的地址，主设备通过发送特定的命令来选择与之通信的从设备。
DHT11温湿度传感器使用单总线协议进行数据传输，其协议主要包括以下几个部分：
起始信号：主设备向DHT11发送一个起始信号，持续约18毫秒，表示开始通信。
应答信号：DHT11在接收到起始信号后，发送一个应答信号，持续约20-40微秒，表示准备好发送数据。
数据传输：DHT11通过单总线发送40位数据，包括湿度和温度信息。每位数据由一个高电平和一个低电平组成，具体时长决定了数据位的值（0或1）。
校验位：最后，DHT11发送一个校验位，用于验证数据的完整性。
2、微秒延时在其中的作用 ？
时序控制：在数据传输过程中，微秒级的延时确保了主设备和从设备之间的时序同步，避免数据丢失或错误。
信号稳定：在发送和接收信号之间的延时可以确保信号在总线上稳定，避免由于信号抖动导致的误读。
数据完整性：通过精确控制延时，可以确保每一位数据的发送和接收都在预定的时间窗口内完成，从而提高数据的完整性和可靠性。
3、如何实现微秒延时 ？
1.使用循环延时
通过空循环来实现延时，适用于简单的延时需求，但不够精确。
c
void delay_us(unsigned int us) {
for (unsigned int i = 0; i < us; i++) {
// 根据具体的系统时钟频率调整循环次数
for (volatile int j = 0; j < 10; j++);
}
}2. 使用定时器
使用硬件定时器可以实现更精确的延时。
void delay_us(unsigned int us) { // 配置定时器
TIM2->PSC = 72 - 1; // 预分频，假设系统时钟为72MHz
TIM2->ARR = us; // 设置自动重装载寄存器
TIM2->CNT = 0; // 清零计数器
TIM2->CR1 |= TIM_CR1_CEN; // 启动定时器
while (!(TIM2->SR & TIM_SR_UIF)); // 等待更新中断标志位
TIM2->SR &= ~TIM_SR_UIF; // 清除更新中断标志位
}
3. 使用系统时钟
如果系统支持，使用系统时钟的延时函数（如 HAL_Delay()）可以实现毫秒级延时，结合其他方法实现微秒级延时。
4. 使用专用延时库
一些嵌入式开发环境提供了专用的延时库，可以直接调用。
注意事项：
精度：使用循环延时时，延时的精度受编译器优化和系统时钟频率影响，可能不够准确。
中断：在延时期间，可能会影响中断的响应，特别是使用循环延时时。
系统负载：在高负载情况下，延时可能会受到影响，使用定时器通常更可靠。
4、DHT11
(本质也是一个滑动变阻器，把外界的环境信息转化成电压值，内部的一个高级一点的芯片把电压值转化成ADC，又通过内部的计算，把这个转化成十进制)
检测外部温度/湿度信号，当有数据后，
会通过某种通讯协议，发送给主设备，G030拿到数据后自己分析，通过公式转化得到温度和湿度。这是一种传感器；；另一种传感器是DHT11内部直接转化，得到当前的温度和湿度，再传给G030，节省了一步计算（也就是节省了一部分性能）
三根引脚，第一根是VCC，3.3V/5V 第三根是GND（0V），中间的一根是Data数据线，默认使用单总线协议，这是一种通讯方式；
5、通讯的分类
单工/全双工/半双工 串行/并行 同步/异步
单总线协议的一般形式：
主机：发送开始信号（18ms的低电平）
从机：给出一个反馈（响应信号是一个低电平，低电平的时间是30us）
从机：发送数据给主机（温度/湿度）
正常数据都由0/1组成，而这里0：由一段电平组成，就是20us的低电平和50us的高电平认定为0； 1由一段电平组成---50us的低电平，50us的高电平-----单总线只有一根线，不参考GND的数据的发送，核心点在于高低电平的时长
主机：停止信号
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6、实验
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移植步骤
1、写项目框架： printf移植框架
2、 移植 dht11 的 .c/.h 到项目中
3、 在keil中 添加 dht11.c 文件
4、 增加定时器14，写微秒延时函数
5、确定GPIO_CLK时钟被打开（开启PA8 输出模式）
6、 DTH11单总线协议
开始+响应+4字节数据+1字节校验
毫秒级延时 ---》 tim14
// DHT11代码移植
void delay_us(uint16_t nus){
// DHT11 微秒延时
__HAL_TIM_SetCounter(&htim14,0);
__HAL_TIM_ENABLE(&htim14);
while( __HAL_TIM_GetCounter(&htim14)< nus);
__HAL_TIM_DISABLE(&htim14);
}
// 核心代码
FS_DHT11_Init();
uint8_t humiH,humiL,tempH,tempL;
while (1)
{
DHT11_Read_Data(&humiH,&humiL,&tempH,&tempL);
printf("湿度：%d.%d 温度：%d.%d \r\n",humiH,humiL,tempH,tempL);
HAL_Delay(1000);
}