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[应用相关] 如何看懂时序图，以DHT21为例

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 楼主| gaoyang9992006 发表于 2020-9-17 16:51 | 显示全部楼层 |阅读模式
时序图, pi, 传感器, se, 传感
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有很多传感器手册给了我们时序图，我们只要按照时序图操作就行了，还有一些是标准接口，例如SPI，IIC，UART，这些可以利用硬件提供的收发器通信，还有一些我们没有足够的接口，或者没有对应的接口与之通信，我们可以按照手册提供的时序图，利用IO来完成读写操作。完成的思路是模块化编程思想，将问题逐个分解。由大化小，实现小的功能。

比如常用的单线协议的温湿度传感器DHT21.
584615f631ce52f39d.png
可以看到一共40BIT，并注意到是以8BIT为单位的，因此我们可以先规划成每次读取8BIT，读取5次，完成读取。
683915f631e9d45280.png

开始读取时候，假设传感器是空闲的，那么这个时候传感器就是在高电平，主控想要发起读取，要给传感器一个读取的信号，
这个信号就是先拉低至少500us,然后拉高20到40us.
因此这个时候，主控的IO要处于输出状态，我们可以输出1，也可以输出0，先输出1，然后输出0，将0持续的事件大于500us,然后输出1
保持20us到40us.
为了靠谱，我这里拉低持续2ms,拉高持续30us.
先设置IO的模式为输出模式。
复制
  1.     Write_AM2301_PIN_Init();

拉低这个端口，即输出0
复制
  1.     RESET_AM2301_PIN();

保持2ms，这样就满足最少500us了。
复制
  1.     HAL_Delay(2);

然后拉高它，输出1
复制
  1.     SET_AM2301_PIN();

保持30us
复制
  1.     rt_hw_us_delay(30);

    接下来传感器就该响应这个请求了，这个时候就要让主控读取信号的模式了

读取相应，因为接下来器件会主动拉低总线80us,然后再拉高80us.
我们先切换主控的这个IO到输入模式，进行读取。然后判断
器件准备好的这个拉低拉高信号。
第一步，切断刀输入模式，准备读取IO信号
复制
  1.     Read_AM2301_PIN_Init();
    

  2.     Sensor_AnswerFlag=0;


判断是否传感器拉低了总线，拉低表示传感器要发送准备好信号了
复制
  1.     if(Read_AM2301_PIN()==GPIO_PIN_RESET)
    

  2.     {
    

  3.         Sensor_AnswerFlag=1;
    

  4.         Sys_CNT=0;

等待准备好的拉低段80us结束，并计数，看看是否超时。
复制
  1.        while(Read_AM2301_PIN()==GPIO_PIN_RESET)
    

  2.         {
    

  3.             if(++Sys_CNT>3000)
    

  4.             {
    

  5.                 Sensor_ErrorFlag=1;
    

  6.                 return 0;
    

  7.             }
    

  8.         }
    

  9.         Sys_CNT=0;

如果准备拉低状态顺利结束，再看看准备信号的拉高状态是否OK
复制
  1.         while(Read_AM2301_PIN()==GPIO_PIN_SET)
    

  2.         {
    

  3.             if(++Sys_CNT>3000)
    

  4.             {
    

  5.                 Sensor_ErrorFlag=1;
    

  6.                 return 0;
    

  7.             }
    

  8.         }

一切OK的话，就该读取实际的传感器输出值了。这个时候要写入到存储传感器40BIT数值的变量里了
每次读取8BIT，一共5此，所以用个循环。方到准备好的变量数组里。
复制
  1.         for(i=0;i<5;i++)
    

  2.         {
    

  3.             AM2301_Data<i> = Read_AM2301_Data();</i>
    

  4. <i>        }</i>


接下来我们还要实现什么呢，当然是基本的读取8BIT的操作了。
854575f63216061840.png
根据这个时序图，可以看出来什么是1，什么是0.
我们看到总线在传输数据时候，拉低都是50us,只有拉高长短不同，长的表示1，短的表示0.
因此我们读取每一位时候，只要先判断是不是低电平或者高电平，就行了。
在低电平时候我们等待，当高电平到来我们判断是否大于28us,因为26us~28us表示0，70us标志1.
所以我们找一个介于28到70us之间的判断阈值。
比如我以30us作为阈值，当低电平结束后，我延时30us,如果是0，这个时候高电平肯定结束了，
如果是1，高电平还在持续。
因此我通过这个思路判断是0还是1.
因为我要读取是8BIT，因此我用循环8次的操作。

复制
  1. unsigned char Read_AM2301_Data(void)
    

  2. {
    

  3.     unsigned char i,cnt,buffer,tmp;
    

  4. //要读取8次
    

  5.     for (i = 0; i < 8; i++)
    

  6.     {
    

  7.         cnt=0;
    

  8. //判断低电平是否结束
    

  9.         while(!Read_AM2301_PIN())
    

  10.         {
    

  11.            if(++cnt>=3000)
    

  12.                break;
    

  13.         }
    

  14. //低电平结束后，进入高电平，开始计时30us
    

  15.         rt_hw_us_delay(30);
    

  16.         tmp=0;
    

  17. //如果此时还是高电平，那么肯定是大于28us,确定是1来了，赋值1
    

  18.         if(Read_AM2301_PIN())
    

  19.             tmp=1;
    

  20.         cnt=0;
    

  21. //等待高电平结束，号进入下一位的读取
    

  22.         while(Read_AM2301_PIN())
    

  23.         {
    

  24.             if(++cnt>=2000)
    

  25.                 break;
    

  26.         }
    

  27. //移位写入刚刚得到的1个BIT
    

  28.         buffer<<=1;
    

  29.         buffer|=tmp;
    

  30.     }
    

  31.     return buffer;
    

  32. }



接下来实现什么呢？
实现读取IO状态和写高低电平。
复制
  1. unsigned char Read_AM2301_PIN(void)
    

  2. {
    

  3.     return HAL_GPIO_ReadPin(AM2301_PORT, AM2301_PIN);
    

  4. }
    


  5. 

  6. void SET_AM2301_PIN(void)
    

  7. {
    

  8.     HAL_GPIO_WritePin(AM2301_PORT, AM2301_PIN,GPIO_PIN_SET);
    

  9. }
    


  10. 

  11. void RESET_AM2301_PIN(void)
    

  12. {
    

  13.     HAL_GPIO_WritePin(AM2301_PORT, AM2301_PIN,GPIO_PIN_RESET);
    

  14. }


这里我直接调用的HAL库函数，其实这么做是方便移植，如果你要去其他芯片下使用，你只需要实现这3个函数以及延时函数就行了。逻辑顺序无需修改。最后奉上源码
复制
  1. #include "stm32f0xx_hal.h"
    


  2. 

  3. //读传感器 端口位定义，可修改
    

  4. //*
    

  5. #define AM2301_PIN  GPIO_PIN_10
    

  6. #define AM2301_PORT GPIOA
    

  7. #define AM2301_GPIO_CLK_ENABLE()     __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()
    

  8. #define AM2301_GPIO_CLK_DISABLE()    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_DISABLE()
    


  9. 


  10. 

  11. unsigned char Sensor_AnswerFlag;  //收到起始标志位
    

  12. unsigned char Sensor_ErrorFlag;   //读取传感器错误标志
    

  13. unsigned int  Sys_CNT;
    

  14. unsigned char AM2301_Data[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
    


  15. 

  16. void Read_AM2301_PIN_Init(void)
    

  17. {
    

  18.     AM2301_GPIO_CLK_ENABLE();
    

  19.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    

  20.     GPIO_InitStruct.Mode    = GPIO_MODE_INPUT;
    

  21.     GPIO_InitStruct.Pull    = GPIO_PULLUP;
    

  22.     GPIO_InitStruct.Speed   = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    

  23.     GPIO_InitStruct.Pin     = AM2301_PIN;
    

  24.     HAL_GPIO_Init(AM2301_PORT, &GPIO_InitStruct);
    

  25. }
    


  26. 

  27. void Write_AM2301_PIN_Init(void)
    

  28. {
    

  29.     AM2301_GPIO_CLK_ENABLE();
    

  30.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    

  31.     GPIO_InitStruct.Mode    = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    

  32.     GPIO_InitStruct.Pull    = GPIO_PULLUP;
    

  33.     GPIO_InitStruct.Speed   = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    

  34.     GPIO_InitStruct.Pin     = AM2301_PIN;
    

  35.     HAL_GPIO_Init(AM2301_PORT, &GPIO_InitStruct);
    

  36. }
    


  37. 

  38. unsigned char Read_AM2301_PIN(void)
    

  39. {
    

  40.     return HAL_GPIO_ReadPin(AM2301_PORT, AM2301_PIN);
    

  41. }
    


  42. 

  43. void SET_AM2301_PIN(void)
    

  44. {
    

  45.     HAL_GPIO_WritePin(AM2301_PORT, AM2301_PIN,GPIO_PIN_SET);
    

  46. }
    


  47. 

  48. void RESET_AM2301_PIN(void)
    

  49. {
    

  50.     HAL_GPIO_WritePin(AM2301_PORT, AM2301_PIN,GPIO_PIN_RESET);
    

  51. }
    


  52. 

  53. unsigned char Read_AM2301_Data(void)
    

  54. {
    

  55.     unsigned char i,cnt,buffer,tmp;
    

  56.     for (i = 0; i < 8; i++)
    

  57.     {
    

  58.         cnt=0;
    

  59.         while(!Read_AM2301_PIN())
    

  60.         {
    

  61.            if(++cnt>=3000)
    

  62.                break;
    

  63.         }
    

  64.         rt_hw_us_delay(30);
    

  65.         tmp=0;
    

  66.         if(Read_AM2301_PIN())
    

  67.             tmp=1;
    

  68.         cnt=0;
    

  69.         while(Read_AM2301_PIN())
    

  70.         {
    

  71.             if(++cnt>=2000)
    

  72.                 break;
    

  73.         }
    

  74.         buffer<<=1;
    

  75.         buffer|=tmp;
    

  76.     }
    

  77.     return buffer;
    

  78. }
    


  79. 

  80. unsigned char Read_Sensor(void)
    

  81. {
    

  82.     unsigned char i;
    

  83.     Write_AM2301_PIN_Init();
    

  84.     RESET_AM2301_PIN();
    

  85. //    rt_thread_mdelay(2);
    

  86.     HAL_Delay(2);
    

  87.     SET_AM2301_PIN();
    

  88.     rt_hw_us_delay(30);
    

  89.     SET_AM2301_PIN();
    


  90. 

  91.     Read_AM2301_PIN_Init();
    

  92.     Sensor_AnswerFlag=0;
    

  93.     if(Read_AM2301_PIN()==GPIO_PIN_RESET)
    

  94.     {
    

  95.         Sensor_AnswerFlag=1;
    

  96.         Sys_CNT=0;
    

  97.         while(Read_AM2301_PIN()==GPIO_PIN_RESET)
    

  98.         {
    

  99.             if(++Sys_CNT>3000)
    

  100.             {
    

  101.                 Sensor_ErrorFlag=1;
    

  102.                 return 0;
    

  103.             }
    

  104.         }
    

  105.         Sys_CNT=0;
    

  106.         while(Read_AM2301_PIN()==GPIO_PIN_SET)
    

  107.         {
    

  108.             if(++Sys_CNT>3000)
    

  109.             {
    

  110.                 Sensor_ErrorFlag=1;
    

  111.                 return 0;
    

  112.             }
    

  113.         }
    

  114.         for(i=0;i<5;i++)
    

  115.         {
    

  116.             AM2301_Data[i] = Read_AM2301_Data();
    

  117.         }
    

  118.     }
    

  119.     else
    

  120.     {
    

  121.         Sensor_AnswerFlag=0;
    

  122.     }
    

  123.     return 1;
    

  124. }


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21小跑堂 打赏了 10.00 元 2020-09-22
理由：恭喜通过优秀原创文章审核！奖励10元！

相关帖子
小灵通2018 发表于 2020-9-17 17:36 | 显示全部楼层
多谢分享。
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数据采集存储 发表于 2020-9-17 18:27 | 显示全部楼层
这篇**写得太好了，不错，不错的分享。
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幸福小强 发表于 2020-9-17 22:14 | 显示全部楼层
太好了，好贴。
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幸福小强 发表于 2020-9-17 22:20 | 显示全部楼层
看完了，顿时觉得容易多了。
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wahahaheihei 发表于 2020-9-17 22:21 | 显示全部楼层
讲的很好，通俗易懂的好贴
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里面有晴雨 发表于 2020-9-18 09:03 | 显示全部楼层
讲的通俗易懂的好帖子，不错的。我要学习一下。
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 楼主| gaoyang9992006 发表于 2020-9-18 09:15 | 显示全部楼层
wahahaheihei 发表于 2020-9-17 22:21
讲的很好，通俗易懂的好贴

Thanks♪(･ω･)ﾉ支持，多谢，多谢捧场
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 楼主| gaoyang9992006 发表于 2020-9-18 09:16 | 显示全部楼层
里面有晴雨 发表于 2020-9-18 09:03
讲的通俗易懂的好帖子，不错的。我要学习一下。

Thanks♪(･ω･)ﾉ支持，多谢，多谢捧场。。。。
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 楼主| gaoyang9992006 发表于 2020-9-18 09:16 | 显示全部楼层
幸福小强 发表于 2020-9-17 22:20
看完了，顿时觉得容易多了。

Thanks♪(･ω･)ﾉ支持，多谢，多谢捧场······
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 楼主| gaoyang9992006 发表于 2020-9-18 09:16 | 显示全部楼层
数据采集存储 发表于 2020-9-17 18:27
这篇**写得太好了，不错，不错的分享。

Thanks♪(･ω･)ﾉ支持，多谢，多谢捧场######
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便携手到老 发表于 2020-9-18 09:21 | 显示全部楼层
大神，真的很不错，浅显易懂，能够学到很多东西。
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便携手到老 发表于 2020-9-18 09:30 | 显示全部楼层
利用IO来完成读写操作。完成的思路是模块化编程思想，将问题逐个分解。由大化小，实现小的功能。
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 楼主| gaoyang9992006 发表于 2020-9-18 09:31 | 显示全部楼层
便携手到老 发表于 2020-9-18 09:21
大神，真的很不错，浅显易懂，能够学到很多东西。

多谢多谢，感兴趣的话，我会多发点类似的内容。我以前也走过不少弯路，其实电路设计也可以模块化，重复利用，提高设计效率。
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小明的同学 发表于 2020-9-21 15:24 | 显示全部楼层
通俗易懂啊，给力。
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单片小菜 发表于 2020-9-21 21:16 | 显示全部楼层
通俗易懂，很好学习的。现在学习了。不错的选择。

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天灵灵地灵灵 发表于 2020-9-23 17:51 | 显示全部楼层
通俗易懂啊。
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gejigeji521 发表于 2020-9-23 17:52 | 显示全部楼层
好贴，学习学习。
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engineerDC 发表于 2020-9-23 18:45 | 显示全部楼层
学习学习！！！
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xukun977 发表于 2020-9-27 08:17 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2020-9-27 08:19 编辑

这个帖子我没看懂，跟文言文一样：


529775f6fd993a4cd7.png





自己百度，一遍看懂了：




977495f6fd9b250be9.png




建议网站找专业人士把把关，帖子内容方面，最起码文字要通顺，错别字少一点，不然这个万元红包活动很尴尬。



实话实说，不喜勿喷！






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评论

643757107
这货不是在模电混的吗，难道还懂单片机？  发表于 2020-9-27 09:05
gaoyang9992006
真有意思，大家都能理解，你还号称大佬级别的，竟然说看不懂了。 我这贴是讲如何根据时序图模块化写程序。  发表于 2020-9-27 08:55
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