dht11单总线通讯协议

dht11与MCU采用单总线通讯方式。
其时序图如下：

图1 总时序图

其各个部分的时序图参考下图：

图2 主机发送信号且从机响应

图3 数字0的信号表示

图4 数字1的信号表示

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

dht11驱动代码

此处的驱动代码参考 RT-Thead 的 dht11 驱动包
这里仅截取其中硬件驱动的部分，与 RT-Thead 的 sensor 框架对接的部分暂不考虑。

1. 主机发送信号

static void dht11_reset(rt_base_t pin)
{
    rt_pin_mode(pin, PIN_MODE_OUTPUT);

    rt_pin_write(pin, PIN_LOW);
    rt_thread_mdelay(20);               /* 20ms */

    rt_pin_write(pin, PIN_HIGH);
    rt_hw_us_delay(30);                 /* 30us*/
}

主机MCU将信号线 pin 设为输出模式，拉低 20ms，然后再拉高 30us，对应图2主机部分时序图

2. 主机接收响应信号

static uint8_t dht11_check(rt_base_t pin)
{
    uint8_t retry = 0;
    rt_pin_mode(pin, PIN_MODE_INPUT);

    while (rt_pin_read(pin) && retry < 100)
    {
        retry++;
        rt_hw_us_delay(1);
    }

    if(retry >= 100)
    {
        return CONNECT_FAILED;
    }

    retry = 0;
    while (!rt_pin_read(pin) && retry < 100)
    {
        retry++;
        rt_hw_us_delay(1);
    };

    if(retry >= 100)
    {
        return CONNECT_FAILED;
    }

    return CONNECT_SUCCESS;
}

主机MCU将 pin 设为输入模式，然后需要在 100us 内接收到低电平，之后又需要在 100us 内接收到高电平，这样主机就成功接收从机响应信号，否则接收失败。对应图2从机部分时序图。

3. 读取 1bit

static uint8_t dht11_read_bit(rt_base_t pin)
{
    uint8_t retry = 0;
    while (rt_pin_read(pin) && retry < 100)
    {
        retry++;
        rt_hw_us_delay(1);
    }
    retry = 0;

    while (!rt_pin_read(pin) && retry < 100)
    {
        retry++;
        rt_hw_us_delay(1);
    }

    rt_hw_us_delay(40);
    if(rt_pin_read(pin))
        return 1;
    return 0;
}

主机MCU先等待读取低电平，然后再等待读取高电平，之后延时 40us，按照图3图4时序图，0 的高电平只持续 26～28us，因此此时若读取高电平则为 1，若读取低电平则为 0。

4. 读取 1byte

static uint8_t dht11_read_byte(rt_base_t pin)
{
    uint8_t i, dat = 0;

    for (i = 1; i <= 8; i++)
    {
        dat <<= 1;
        dat |= dht11_read_bit(pin);
    }

    return dat;
}

5. 读取数据流程

整个读取流程参考下列代码：

static uint8_t dht11_read_Data(rt_base_t pin,uint8_t *temp,uint8_t *humi)
{
    uint8_t i, buf[5];
    dht11_reset(pin);

    if(dht11_check(pin) == 0)
    {
        for(i=0; i<5; i++) /* read 40 bits */
        {
            buf[i] = dht11_read_byte(pin);
        }

        if((buf[0] + buf[1] + buf[2] + buf[3]) == buf[4])
        {
            *humi = buf[0];
            *temp = buf[2];
        }
    }
    else
    {
        return 1;
    }

    return 0;   
}

其中 humi 为相对湿度，temp 为温度，此处只取了湿度和温度的整数部分。