DHT11温湿度传感器Linux驱动开发完整流程
一、DHT11传感器概述
基本特性
类型：温湿度复合传感器
通信协议：单总线异步半双工通信
引脚配置：VCC、DATA、GND三线制
- 通信方式：单总线（Single Bus）——仅需1根数据线（除VCC、GND外）
精度指标：
温度精度：±2℃
湿度精度：±5%RH
分辨率：1
硬件连接要求
上拉电阻：DATA线需外接4.7K上拉电阻
作用：确保DATA线在空闲状态保持高电平
二、DHT11通信协议详解
数据格式
40位数据 = 5字节
字节1：湿度整数部分
字节2：湿度小数部分（通常为0）
字节3：温度整数部分
字节4：温度小数部分（通常为0）
字节5：校验和（前4字节和）
数据传输时序
传输bit 1：从机将引脚先拉低50us左右，再拉高70us左右，代表dht11发送了一个bit1
注意：通过测量高电平持续时间判断 bit 值，而非电压高低。
三、Linux驱动开发核心实现
1. 设备树配置
dts文件
mydht11 {#address-cells = <1>;#size-cells = <1>;compatible = "mydht11";pinctrl-0 = <&pinctrl_mydht11>;gpio-dht11 = <&gpio1 1 1>; // 使用 GPIO1_1 引脚status = "okay";
};
操作命令
vim arch/arm/boot/dts/pt.dts # 编辑设备树
make pt.dtb # 编译设备树
cp arch/arm/boot/dts/pt.dtb ~/tftpboot # 拷贝到TFTP目录
2. 关键驱动函数
起始信号发送
static void dht11_start(void)
{gpio_direction_output(gpio_dht11, 1);msleep(10);gpio_set_value(gpio_dht11, 0);msleep(20); // ≥18msgpio_set_value(gpio_dht11, 1);udelay(40); // 20-40μsgpio_direction_input(gpio_dht11);
}响应检测（含超时保护）
static int dht11_wait_respon(void)
{// 三阶段检测：初始高→80μs低→80μs高// 每阶段设置超时，返回对应错误码
}数据位读取
static inline char dht11_get_bit(void)
{// 等待50μs低电平结束// 延时35μs后采样电平// 低电平→bit=0，高电平→bit=1
}3. 驱动架构设计
文件操作接口
static struct file_operations fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = open,.read = read,.write = write,.release = close
};平台驱动注册
static struct platform_driver drv = {.probe = probe,.remove = remove,.driver = {.name = DEV_NAME,.of_match_table = dht11_table}
};四、用户空间测试程序
int main(void)
{int fd = open("/dev/dht11", O_RDWR);unsigned char data[5];while(1) {read(fd, data, sizeof(data));// 解析数据：data[0]-湿度，data[2]-温度// 校验：data[4] == data[0]+data[1]+data[2]+data[3]sleep(2); // 采样间隔≥1秒}close(fd);return 0;
}五、关键注意事项
时序要求
采样间隔：≥1秒（建议2秒）
起始信号：低电平≥18ms，高电平20-40μs
响应超时：每阶段设置合理超时防止死锁
GPIO模式管理
发送阶段：输出模式
接收阶段：输入模式
必须正确切换，否则无法接收数据
错误处理机制
响应超时：返回错误码(-1/-2/-3)
位读取失败：返回错误码(-4/-5/-6)
用户层校验：必须验证校验字节
上下文安全
进程上下文：可使用msleep/udelay/copy_to_user
避免在中断上下文使用可能引起休眠的函数
六、调试与问题排查
常见问题
返回错误码：检查GPIO连接和上拉电阻
数据全零：确认GPIO模式正确切换
校验失败：检查电源稳定性和读取间隔
编译部署流程
# 编译设备树 make pt.dtb# 编译驱动模块 make modules# 目标板加载 insmod dht11_1.ko ./dht11_app
七、核心技术要点总结
协议理解：严格遵循DHT11单总线时序规范
驱动架构：采用platform_driver + miscdevice标准框架
资源管理：通过设备树获取GPIO，确保可移植性
鲁棒性设计：超时机制+错误码返回+用户层校验
性能考虑：最小化内核态操作，数据快速传递到用户空间