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如何看懂时序图,以DHT21为例

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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.

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。


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。
    Write_AM2301_PIN_Init();

拉低这个端口,即输出0
    RESET_AM2301_PIN();

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

然后拉高它,输出1
    SET_AM2301_PIN();

保持30us
    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
    Read_AM2301_PIN_Init();
    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
    if(Read_AM2301_PIN()==GPIO_PIN_RESET)
    {
        Sensor_AnswerFlag=1;
        Sys_CNT=0;

等待准备好的拉低段80us结束,并计数,看看是否超时。
       while(Read_AM2301_PIN()==GPIO_PIN_RESET)
        {
            if(++Sys_CNT>3000)
            {
                Sensor_ErrorFlag=1;
                return 0;
            }
        }
        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
        while(Read_AM2301_PIN()==GPIO_PIN_SET)
        {
            if(++Sys_CNT>3000)
            {
                Sensor_ErrorFlag=1;
                return 0;
            }
        }

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。
        for(i=0;i<5;i++)
        {
            AM2301_Data<i> = Read_AM2301_Data();</i>
<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。

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。

unsigned char Read_AM2301_Data(void)
{
    unsigned char i,cnt,buffer,tmp;
//要读取8次
    for (i = 0; i < 8; i++)
    {
        cnt=0;
//判断低电平是否结束
        while(!Read_AM2301_PIN())
        {
           if(++cnt>=3000)
               break;
        }
//低电平结束后,进入高电平,开始计时30us
        rt_hw_us_delay(30);
        tmp=0;
//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
        if(Read_AM2301_PIN())
            tmp=1;
        cnt=0;
//等待高电平结束,号进入下一位的读取
        while(Read_AM2301_PIN())
        {
            if(++cnt>=2000)
                break;
        }
//移位写入刚刚得到的1个BIT
        buffer<<=1;
        buffer|=tmp;
    }
    return buffer;
}



接下来实现什么呢?
实现读取IO状态和写高低电平。
unsigned char Read_AM2301_PIN(void)
{
    return HAL_GPIO_ReadPin(AM2301_PORT, AM2301_PIN);
}

void SET_AM2301_PIN(void)
{
    HAL_GPIO_WritePin(AM2301_PORT, AM2301_PIN,GPIO_PIN_SET);
}

void RESET_AM2301_PIN(void)
{
    HAL_GPIO_WritePin(AM2301_PORT, AM2301_PIN,GPIO_PIN_RESET);
}


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
#include "stm32f0xx_hal.h"

//读传感器 端口位定义,可修改
//*
#define AM2301_PIN  GPIO_PIN_10
#define AM2301_PORT GPIOA
#define AM2301_GPIO_CLK_ENABLE()     __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()
#define AM2301_GPIO_CLK_DISABLE()    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_DISABLE()


unsigned char Sensor_AnswerFlag;  //收到起始标志位
unsigned char Sensor_ErrorFlag;   //读取传感器错误标志
unsigned int  Sys_CNT;
unsigned char AM2301_Data[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};

void Read_AM2301_PIN_Init(void)
{
    AM2301_GPIO_CLK_ENABLE();
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    GPIO_InitStruct.Mode    = GPIO_MODE_INPUT;
    GPIO_InitStruct.Pull    = GPIO_PULLUP;
    GPIO_InitStruct.Speed   = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    GPIO_InitStruct.Pin     = AM2301_PIN;
    HAL_GPIO_Init(AM2301_PORT, &GPIO_InitStruct);
}

void Write_AM2301_PIN_Init(void)
{
    AM2301_GPIO_CLK_ENABLE();
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    GPIO_InitStruct.Mode    = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull    = GPIO_PULLUP;
    GPIO_InitStruct.Speed   = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    GPIO_InitStruct.Pin     = AM2301_PIN;
    HAL_GPIO_Init(AM2301_PORT, &GPIO_InitStruct);
}

unsigned char Read_AM2301_PIN(void)
{
    return HAL_GPIO_ReadPin(AM2301_PORT, AM2301_PIN);
}

void SET_AM2301_PIN(void)
{
    HAL_GPIO_WritePin(AM2301_PORT, AM2301_PIN,GPIO_PIN_SET);
}

void RESET_AM2301_PIN(void)
{
    HAL_GPIO_WritePin(AM2301_PORT, AM2301_PIN,GPIO_PIN_RESET);
}

unsigned char Read_AM2301_Data(void)
{
    unsigned char i,cnt,buffer,tmp;
    for (i = 0; i < 8; i++)
    {
        cnt=0;
        while(!Read_AM2301_PIN())
        {
           if(++cnt>=3000)
               break;
        }
        rt_hw_us_delay(30);
        tmp=0;
        if(Read_AM2301_PIN())
            tmp=1;
        cnt=0;
        while(Read_AM2301_PIN())
        {
            if(++cnt>=2000)
                break;
        }
        buffer<<=1;
        buffer|=tmp;
    }
    return buffer;
}

unsigned char Read_Sensor(void)
{
    unsigned char i;
    Write_AM2301_PIN_Init();
    RESET_AM2301_PIN();
//    rt_thread_mdelay(2);
    HAL_Delay(2);
    SET_AM2301_PIN();
    rt_hw_us_delay(30);
    SET_AM2301_PIN();

    Read_AM2301_PIN_Init();
    Sensor_AnswerFlag=0;
    if(Read_AM2301_PIN()==GPIO_PIN_RESET)
    {
        Sensor_AnswerFlag=1;
        Sys_CNT=0;
        while(Read_AM2301_PIN()==GPIO_PIN_RESET)
        {
            if(++Sys_CNT>3000)
            {
                Sensor_ErrorFlag=1;
                return 0;
            }
        }
        Sys_CNT=0;
        while(Read_AM2301_PIN()==GPIO_PIN_SET)
        {
            if(++Sys_CNT>3000)
            {
                Sensor_ErrorFlag=1;
                return 0;
            }
        }
        for(i=0;i<5;i++)
        {
            AM2301_Data[i] = Read_AM2301_Data();
        }
    }
    else
    {
        Sensor_AnswerFlag=0;
    }
    return 1;
}


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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!

沙发
小灵通2018| | 2020-9-17 17:36 | 只看该作者
多谢分享。

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板凳
数据采集存储| | 2020-9-17 18:27 | 只看该作者
这篇**写得太好了,不错,不错的分享。

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地板
幸福小强| | 2020-9-17 22:14 | 只看该作者
太好了,好贴。

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5
幸福小强| | 2020-9-17 22:20 | 只看该作者
看完了,顿时觉得容易多了。

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6
wahahaheihei| | 2020-9-17 22:21 | 只看该作者
讲的很好,通俗易懂的好贴

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7
里面有晴雨| | 2020-9-18 09:03 | 只看该作者
讲的通俗易懂的好帖子,不错的。我要学习一下。

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8
gaoyang9992006|  楼主 | 2020-9-18 09:15 | 只看该作者
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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9
gaoyang9992006|  楼主 | 2020-9-18 09:16 | 只看该作者
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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10
gaoyang9992006|  楼主 | 2020-9-18 09:16 | 只看该作者
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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11
gaoyang9992006|  楼主 | 2020-9-18 09:16 | 只看该作者
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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12
便携手到老| | 2020-9-18 09:21 | 只看该作者
大神,真的很不错,浅显易懂,能够学到很多东西。

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13
便携手到老| | 2020-9-18 09:30 | 只看该作者
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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gaoyang9992006|  楼主 | 2020-9-18 09:31 | 只看该作者
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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15
小明的同学| | 2020-9-21 15:24 | 只看该作者
通俗易懂啊,给力。

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16
单片小菜| | 2020-9-21 21:16 | 只看该作者
通俗易懂,很好学习的。现在学习了。不错的选择。

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17
天灵灵地灵灵| | 2020-9-23 17:51 | 只看该作者
通俗易懂啊。

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18
gejigeji521| | 2020-9-23 17:52 | 只看该作者
好贴,学习学习。

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19
engineerDC| | 2020-9-23 18:45 | 只看该作者
学习学习!!!

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20
xukun977| | 2020-9-27 08:17 | 只看该作者
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:








自己百度,一遍看懂了:









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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643757107 2020-9-27 09:05 回复TA
这货不是在模电混的吗,难道还懂单片机? 
gaoyang9992006 2020-9-27 08:55 回复TA
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。 
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