# M61-32U-DHT11

**Repository Path**: jrobot_Q_Q/m61-32-u-dht11

## Basic Information

- **Project Name**: M61-32U-DHT11
- **Description**: No description available
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2024-05-19
- **Last Updated**: 2024-05-19

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

### DHT11温湿度传感器

### 实物图
![1716103031263](image/README/DHT11.png)
![1716103114518](image/README/DHT11模块.png)

如图所示一般有3线、4线两种，
分别有

1. VDD(3.3~5.5V)
1. DATA串行线
1. NC
1. GND

### 测量范围

1. 湿度
![1716103501220](image/README/湿度参数.png)

1. 温度
![1716103536632](image/README/温度.png)

### 连接方式

1. VDD与M61-32模块的3v或5v连接
2. GND与M61-32模块的GND相连
3. 将DATA与M61-32模块的GPIO相连


### 通信/数据

DHT11采用的是单线串行通信协议，一次传输40bit，高位先出

### 数据格式

8bit湿度整数+8bit湿度小数(湿度小数部分为0)+8bit温度整数+8bit温度小数+8bit校验位

#### 数据示例

00110101 00000000 00011000 00000100 01010001

**数据解析：**

**湿度数据：** 00110101(整数)=35H=53%RH
         00000000(小数)=0H=0
**最终读数：** 53.0%

**温度数据：** 00011000(整数)=18H=24℃
              00000100(小数)=4H=4℃

**最终读数：** 24+0.4=24.4℃

**数据校验：** 8bit温度整数+8bit温度小数+8bit湿度整数+8bit湿度小数=8bit校验位

### 通信协议

DHT采用单线串行通信协议，DHT作为从机使用，连接到主机后由主机发送信号控制DHT开始工作

通信时序图
![1716102610422](image/README/时序图.png)

主机拉低电平发送开始信号，然后再拉高电平，结束开始信号，后面就由DHT设备回应，然后发送数据了

协议分为三个阶段

1. 主机发送起始信号
1. 设备回应
1. 设备发送数据

并且要严格按照先后顺序，每个信号都有规定的时间范围

### 信号特性

![1716103620522](image/README/信号特性.png)

#### 开始信号

1. 先将DATA信号拉高60us
1. 拉低20ms发送开始信号
1. 拉高13us开始信号结束

![1716104197559](image/README/开始信号.png)

#### DHT响应

1. DHT拉低83us响应收到开始数据
1. DHT拉高87us结束响应准备发送数据

![1716104328417](image/README/响应信号.png)

#### 传输数据

1. 拉低54us开始发送数据
1. 拉高电平23us~27us数据0，68us~74us数据1
![1716106547966](image/README/数据协议.png)

### 代码实现

#### dht11.h代码

``` c
#ifndef __DHT11_H
#define __DHT11_H

#include <stdint.h>
#include "bflb_gpio.h"


typedef enum {
    DHT_CODE_SUCCEED = 0,
    DHT_CODE_NOACK,
    DHT_CODE_DATA_ERR,
}DHT_CODE;

typedef enum {
    DHT_STATUS_INIT = 0,
    DHT_STATUS_READY,
    DHT_STATUS_READING,

}DHT_STATUS;

typedef struct DHT11 {
    uint8_t pin;
    DHT_STATUS status;
}DHT11_t;

#ifdef cplusplus

extern "C" {
#endif

    /**
     * @brief dht初始化
     * @param  gpio
     * @param  dev
     * @param  pin 设备连接到的pin
     */
    void dht_init(struct bflb_device_s* gpio, DHT11_t* dev, uint8_t pin);
    /**
     * @brief 读取温湿度数据
     * @param  gpio
     * @param  dev
     * @param  temp   温度*10
     * @param  humidity  湿度*10
     * @return DHT_CODE 状态码
     */
    DHT_CODE dht_read_data(struct bflb_device_s* gpio, DHT11_t* dev, int16_t* temp, uint16_t* humidity);

#ifdef cplusplus
}
#endif
#endif
```

dht11.h中定义了dht_init初始化函数和dht_read_data读取函数

#### dht11.c文件

``` c
#include "dht11.h"
#include "bflb_gpio.h"
#include "bflb_mtimer.h"
#define CONFIG_LOG_NCOLOR 1
#include "log.h"


#define DHT_read_set(gpio,dev)  \
    do                          \
    {                           \
        bflb_gpio_init(gpio,    \
        dev->pin,               \
        GPIO_INPUT|GPIO_PULLUP|GPIO_SMT_EN|GPIO_DRV_0); \
    }while (0)

#define DHT_write_set(gpio,dev)     \
    do                              \
    {                               \
        bflb_gpio_init(gpio,        \
            dev->pin,               \
            GPIO_OUTPUT|GPIO_PULLUP|GPIO_SMT_EN|GPIO_DRV_0);\
    } while (0);


void dht_init(struct bflb_device_s* gpio, DHT11_t* dev, uint8_t pin) {

    dev->status = DHT_STATUS_INIT;
    dev->pin = pin;
    DHT_write_set(gpio, dev);
    bflb_gpio_set(gpio, dev->pin);
    //等待1s越过不稳定状态
    bflb_mtimer_delay_ms(1000);
    dev->status = DHT_STATUS_READY;
}

uint8_t dht_check(struct bflb_device_s* gpio, DHT11_t* dev) {
    DHT_read_set(gpio, dev);
    uint8_t retry = 0;
    //dht会拉低电平80us
    while (!bflb_gpio_read(gpio, dev->pin) && retry < 100) {
        retry++;
        bflb_mtimer_delay_us(1);
    }
    if (retry >= 100) {
        return 0;
    }
    retry = 0;
    //再次拉高80us
    while (bflb_gpio_read(gpio, dev->pin) && retry < 100) {
        retry++;
        bflb_mtimer_delay_us(1);
    }
    if (retry >= 100) {
        return 0;
    }
    else {
        return 1;
    }
}

static uint8_t dht_read_bit(struct bflb_device_s* gpio, DHT11_t* dev) {
    uint8_t retry = 0;
    //54us低电平
    while (!bflb_gpio_read(gpio, dev->pin) && retry < 70) {
        retry++;
        bflb_mtimer_delay_us(1);
    }
    retry = 0;
    //高电平23~27us是0，高电平68~71us是1
    //延迟30us
    bflb_mtimer_delay_us(35);
    uint8_t ret = bflb_gpio_read(gpio, dev->pin);
    //等待高电平结束
    if (ret) {
        while (bflb_gpio_read(gpio, dev->pin) && retry < 50) {
            retry++;
            bflb_mtimer_delay_us(1);
        }
    }

    return ret;
}

static int8_t dht_read_byte(struct bflb_device_s* gpio, DHT11_t* dev) {
    int8_t ret = 0;
    for (int i = 0; i < 8; i++) {
        ret <<= 1;
        ret |= dht_read_bit(gpio, dev);
    }
    return ret;
}
DHT_CODE dht_read_data(struct bflb_device_s* gpio, DHT11_t* dev, int16_t* temp, uint16_t* humidity) {
    //检查dev状态
    if (dev->status != DHT_STATUS_READY) {
        return dev->status;
    }

    dev->status = DHT_STATUS_READING;
    //空闲高电平
    DHT_write_set(gpio, dev);
    bflb_gpio_set(gpio, dev->pin);
    bflb_mtimer_delay_us(60);

    //拉低电平20ms上,发送开始信号
    bflb_gpio_reset(gpio, dev->pin);
    bflb_mtimer_delay_ms(20);

    // //拉高电平延迟10 ~ 20us，结束开始信号
    bflb_gpio_set(gpio, dev->pin);
    bflb_mtimer_delay_us(13);

    DHT_CODE ret = DHT_CODE_SUCCEED;
    uint8_t buf[5] = { 0 };
    //检测设备
    if (dht_check(gpio, dev)) {
        for (int i = 0;i < 5;i++) {
            buf[i] = dht_read_byte(gpio, dev);
        }
        uint16_t sum = buf[0] + buf[1] + buf[2] + buf[3];

        if (sum == buf[4]) {
            *humidity = buf[0] * 10 + buf[1];
            //温度小数数据第8位为1代表负数，低7位代表实际数值
            *temp = buf[2] * 10 + (buf[3] & 0x7f);
            if ((buf[3] & 0x80) == 0x80) {
                *temp = -*temp;
            }
        }
        else {
            LOG_E("%d,%d,%d,%d,sum: %d,buf[4]: %d\n", buf[0], buf[1], buf[2], buf[3], sum, buf[4]);
            ret = DHT_CODE_DATA_ERR;
        }
    }
    else {
        ret = DHT_CODE_NOACK;
        LOG_E("设备未回复\n");
    }

    dev->status = DHT_STATUS_READY;
    return ret;
}
```

#### main.c

main.c中使用读取函数

``` c
#include "dht11.h"
#include "board.h"
#define CONFIG_LOG_NCOLOR 1
#include "log.h"
#include "bflb_mtimer.h"

int main()
{
    board_init();

    printf("dht11 start\n");
    DHT11_t dht;
    struct bflb_device_s* gpio;
    gpio = bflb_device_get_by_name("gpio");
    dht_init(gpio, &dht, GPIO_PIN_10);
    int ret = 0;
    int16_t temp = 0;
    uint16_t humidity = 0;
    
    while (1) {

        ret = dht_read_data(gpio, &dht, &temp, &humidity);
        if (ret == DHT_CODE_SUCCEED) {
            LOG_I("温度：%.1fC°, 湿度：%.1f%%\n", temp / 10.0f, humidity / 10.0f);
        }
        else {
            LOG_E("ret: %d\n", ret);
        }

        bflb_mtimer_delay_ms(2000);

    }
    return 0;
}
```

### 可能遇到的问题

1. 数据都是0
确保GPIO模式正确，DATA正确连接到代码所用到GPIO的PIN引脚

1. 数据都是1
这种情况是DHT没有收到开始信号，确保主机发送了开始信号
**注意：** 开始信号发送低电平信号20ms，单位是ms不是us，通信过程中其他信号时间单位都是us

1. 解析出错
一共40个bit数据，高位先出，按照8bit湿度整数数据+8bit湿度小数部分+8bit温度整数部分+8bit温度小数部分+8bit校验位

**注意：** 温度小数部分8bit数据，第8位为1表示负数为零下，为零表示正数，后7位才是真正的数据，第8位只表示正负值

**例：** 温度整数部分为0000 0020，小数部分为：1000 0001
整数部分为2，小数部分为1，第8位为1，所以最终温度为-2.1℃