linux驱动——dht11温湿度传感器驱动(5.4版本内核)

简介: linux驱动——dht11温湿度传感器驱动(5.4版本内核)

dht11模块是一个能检测温湿度的传感器,采用单总线的通信方式传输数据。

1. 开发准备

1.1 硬件资源

  • 野火iMX.6ULL PRO开发板
  • dht11模块
  • b927f254b4db44e1a8bac1a7d5ebb304.png

2. 相关代码

2.1 驱动代码(dht11_drv.c)

#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/kmod.h>
#include <linux/gfp.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/mod_devicetable.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/timekeeping.h>
static struct cdev dht11_cdev;
static struct class *dht11_class;
struct gpio_desc * dht11_gpio_desc;
static int major;
static unsigned char g_us[40];
static void dht11_reset(void)
{
  gpiod_direction_output(dht11_gpio_desc, 1);
}
// 注意!!!!!!
static void dht11_start(void)
{
  // 不能使用GPIOD_OUT_HIGH,有问题,字节用0,1
  mdelay(30);
  gpiod_set_value(dht11_gpio_desc, 0);
  mdelay(20);
  gpiod_set_value(dht11_gpio_desc, 1);
  udelay(40);
  gpiod_direction_input(dht11_gpio_desc);
  udelay(2);
}
static int dht11_wait_ready(void)
{
  int timeout_us = 20000;
  /*  等待低电平 */
  timeout_us = 200;
  while(gpiod_get_value(dht11_gpio_desc) && --timeout_us) {
    udelay(1);
  }
  // 超时
  if (!timeout_us) {
    printk("----debug1-----\n");
    return -1;
  }
  /* 等待高电平  */
  timeout_us = 200;
  while(!gpiod_get_value(dht11_gpio_desc) && --timeout_us) {
    udelay(1);
  }
  if (!timeout_us) {
    printk("----debug2-----\n");
    return -1;
  }
  /*  等待低电平 */
  timeout_us = 200;
  while(gpiod_get_value(dht11_gpio_desc) && --timeout_us) {
    udelay(1);
  }
  // 超时
  if (!timeout_us) {
    printk("----debug3-----\n");
    return -1;
  }
  return 0;
}
static int dht11_read_byte(unsigned char *data)
{
  int i = 0;
  unsigned char buffer;
  int timeout_us = 400;
  int high_us = 0;
  for (i=0;i<8;i++) {
    /* 等待高电平  */
    timeout_us = 400;
    while(!gpiod_get_value(dht11_gpio_desc) && --timeout_us) {
      udelay(1);
    }
    if (!timeout_us) {
      return -1;
    }
    udelay(40);
    if (gpiod_get_value(dht11_gpio_desc)) {
      buffer = (buffer << 1) | 1;
      /*  等待高电平结束 */
      timeout_us = 400;
      while(gpiod_get_value(dht11_gpio_desc) && --timeout_us) {
        udelay(1);
      }
      if (!timeout_us) {
        return -1;
      }
    } else {
      buffer = (buffer << 1) | 0;
    }
  }
  *data = buffer;
  return 0;
}
/* 写法与协议有关 */
static ssize_t dht11_drv_read(struct file * file, char __user * buf, size_t size, loff_t *offset)
{
  int i = 0;
  unsigned long flags;
  unsigned char kernel_buf[5];
  u64 pre,last;
  if (size !=4 ) {
    return -EINVAL;
  }
  local_irq_save(flags);
  pre = ktime_get_boottime_ns();
  //for(i=0;i<1000;i++)
  //  udelay(1);
  udelay(40);
  last = ktime_get_boottime_ns();
  printk("udelay 1000 times use ns: %lld\n", last-pre);
  // 1. 发送高脉冲启动DHT11
  dht11_reset();
  dht11_start();
  // 2. 等待DHT11就绪
  if (0 != dht11_wait_ready()) {
    printk("设备未就绪\n");
    local_irq_restore(flags);
    return -1;
  }
  // 3. 读取5个字节
  for (i=0;i<5;i++) {
    if (dht11_read_byte(&kernel_buf[i]) != 0) {
      local_irq_restore(flags);
      return -1;
    }
  }
  dht11_reset();
  local_irq_restore(flags);
  // 4. 根据检验码验证数据
  if (kernel_buf[4] != kernel_buf[0] + kernel_buf[1] + kernel_buf[2] + kernel_buf[3]) {
    printk("验证错误\n");
    local_irq_restore(flags);
    return -1;
  }
  // 5. 返回给用户
  size = copy_to_user(buf, kernel_buf, size);
  return size;
}
static ssize_t dht11_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
  return 0;
}
static int dht11_drv_open(struct inode *node, struct file *file)
{
  return 0;
}
static int dht11_drv_close(struct inode *node, struct file *file)
{
  return 0;
}
static struct file_operations dht11_opr = {
  .open = dht11_drv_open,
  .release = dht11_drv_close,
  .read = dht11_drv_read,
  .write = dht11_drv_write,
};
static int dht11_probe(struct platform_device *pdev)
{
  int err;
  dev_t devid;
  printk("====%s====\n", __FUNCTION__);
  // 从设备树获取资源
  dht11_gpio_desc = gpiod_get(&pdev->dev, NULL, GPIOD_OUT_HIGH);
  //dht11_data_pin = gpiod_get(&pdev->dev, NULL, GPIOD_OUT_HIGH);
  if (IS_ERR(dht11_gpio_desc))  {
    printk("get gpiod_desc error");
    return -1;
  }
  // 设置/注册cdev
  err = alloc_chrdev_region(&devid, 0, 1, "dht11");
  major = MAJOR(devid);
  cdev_init(&dht11_cdev, &dht11_opr);
  cdev_add(&dht11_cdev, devid, 1);
  // 建立class
  dht11_class = class_create(THIS_MODULE, "dht11_class");
  // 建立device
  device_create(dht11_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "dht11"); // 创建节点/dev/dht11
  return 0;
}
static int dht11_remove(struct platform_device *pdev)
{
  // 释放class,device
  printk("======%s=======\n", __FUNCTION__);
  device_destroy(dht11_class, MKDEV(major, 0));
  class_destroy(dht11_class);
  unregister_chrdev(major, "dht11");
  gpiod_put(dht11_gpio_desc);
  return 0;
}
static const struct of_device_id dht11_match[] = {
  { .compatible = "fire,dht11" },
  { },
};
struct platform_driver dht11_driver = {
  .probe = dht11_probe,
  .remove = dht11_remove,
  .driver = {
    .name = "my_dht11_driver",
    .of_match_table = dht11_match,
  },
};
// 入口函数
static int dht11_platform_driver_init(void)
{
  int ret = 0;
  printk("====%s====\n", __FUNCTION__);
  ret = platform_driver_register(&dht11_driver);  // 注册设备信息
  return ret;
}
// 出口函数
static void dht11_platform_driver_exit(void)
{
  printk("====%s====\n", __FUNCTION__);
  platform_driver_unregister(&dht11_driver);  // 注册设备信息
}
module_init(dht11_platform_driver_init);
module_exit(dht11_platform_driver_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

2.2 设备树

根节点下添加如下节点

dht11:fire_dht11 {
  compatible = "fire,dht11";
  gpios = <&gpio4 28 GPIO_ACTIVE_HIGH>; // 填写你使用的引脚
};

2.3 测试程序

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main(int argn, char **argv)
{
  int fd;
  int ret = 0;
  unsigned char data[4];
  if (argn !=2) {
    printf("Usage: %s /dev/xxx\n", argv[0]);
    return -1;
  }
  fd = open(argv[1], O_RDONLY);
  if (fd < 0) {
    perror("open error");
    return -1;
  }
  while(1) {
    ret = read(fd, data, 4);
    if (ret < 0) {
      perror("read error");
      return -1;
    }
    printf("temperature: %d.%d\t", data[0], data[1]);
    printf("humidity: %d.%d\n", data[2], data[3]);
    sleep(1);
  }
}

2.4 Makefile

# 指定架构
ARCH=arm
# 指定编译工具链
CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
export  ARCH  CROSS_COMPILE
# 指定内核根目录,需要和板子上运行的驱动一致
KERN_DIR = /home/hxd/linux_kernel/kernel_5.4
name=dht11
all:
  make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules 
  $(CROSS_COMPILE)gcc -o $(name)_test $(name)_test.c 
clean:
  make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
  rm -rf modules.order
  rm -f $(name)_test
obj-m += $(name)_drv.o

3. 开发经验总结

3.1 gpiod_direction_output和gpiod_set_value是有区别的

前者将引脚配置为输出模式,然后再输出,后者只有一步,直接输出。在这种时序相关的驱动开发时,初始化时使用前者,但在协议上的编程时应该使用后者。

3.2 gpiod_set_value设置值的时候直接使用0或1

测试时发现使用GPIOD_OUT_HIGH代替1,GPIOD_OUT_LOW代替0会出现问题

3.3 有些函数也会耗时,内核延时函数也不是很准确

可以使用如下方式进行软件上的测量:

#include <linux/timekeeping.h>
u64 pre,last;
pre = ktime_get_boottime_ns();
// 测试代码
for(i=0;i<1000;i++)
  udelay(40);
last = ktime_get_boottime_ns();
printk("udelay 1000 times use ns: %lld\n", last-pre);


目录
相关文章
|
11天前
|
算法 Linux
深入探索Linux内核的内存管理机制
本文旨在为读者提供对Linux操作系统内核中内存管理机制的深入理解。通过探讨Linux内核如何高效地分配、回收和优化内存资源,我们揭示了这一复杂系统背后的原理及其对系统性能的影响。不同于常规的摘要,本文将直接进入主题,不包含背景信息或研究目的等标准部分,而是专注于技术细节和实际操作。
|
12天前
|
存储 缓存 网络协议
Linux操作系统的内核优化与性能调优####
本文深入探讨了Linux操作系统内核的优化策略与性能调优方法,旨在为系统管理员和高级用户提供一套实用的指南。通过分析内核参数调整、文件系统选择、内存管理及网络配置等关键方面,本文揭示了如何有效提升Linux系统的稳定性和运行效率。不同于常规摘要仅概述内容的做法,本摘要直接指出文章的核心价值——提供具体可行的优化措施,助力读者实现系统性能的飞跃。 ####
|
12天前
|
监控 算法 Linux
Linux内核锁机制深度剖析与实践优化####
本文作为一篇技术性文章,深入探讨了Linux操作系统内核中锁机制的工作原理、类型及其在并发控制中的应用,旨在为开发者提供关于如何有效利用这些工具来提升系统性能和稳定性的见解。不同于常规摘要的概述性质,本文将直接通过具体案例分析,展示在不同场景下选择合适的锁策略对于解决竞争条件、死锁问题的重要性,以及如何根据实际需求调整锁的粒度以达到最佳效果,为读者呈现一份实用性强的实践指南。 ####
|
12天前
|
缓存 监控 网络协议
Linux操作系统的内核优化与实践####
本文旨在探讨Linux操作系统内核的优化策略与实际应用案例,深入分析内核参数调优、编译选项配置及实时性能监控的方法。通过具体实例讲解如何根据不同应用场景调整内核设置,以提升系统性能和稳定性,为系统管理员和技术爱好者提供实用的优化指南。 ####
|
15天前
|
负载均衡 算法 Linux
深入探索Linux内核调度机制:公平与效率的平衡####
本文旨在剖析Linux操作系统内核中的进程调度机制,特别是其如何通过CFS(完全公平调度器)算法实现多任务环境下资源分配的公平性与系统响应速度之间的微妙平衡。不同于传统摘要的概览性质,本文摘要将直接聚焦于CFS的核心原理、设计目标及面临的挑战,为读者揭开Linux高效调度的秘密。 ####
32 3
|
17天前
|
负载均衡 算法 Linux
深入探索Linux内核调度器:公平与效率的平衡####
本文通过剖析Linux内核调度器的工作机制,揭示了其在多任务处理环境中如何实现时间片轮转、优先级调整及完全公平调度算法(CFS),以达到既公平又高效地分配CPU资源的目标。通过对比FIFO和RR等传统调度策略,本文展示了Linux调度器如何在复杂的计算场景下优化性能,为系统设计师和开发者提供了宝贵的设计思路。 ####
31 6
|
17天前
|
消息中间件 安全 Linux
深入探索Linux操作系统的内核机制
本文旨在为读者提供一个关于Linux操作系统内核机制的全面解析。通过探讨Linux内核的设计哲学、核心组件、以及其如何高效地管理硬件资源和系统操作,本文揭示了Linux之所以成为众多开发者和组织首选操作系统的原因。不同于常规摘要,此处我们不涉及具体代码或技术细节,而是从宏观的角度审视Linux内核的架构和功能,为对Linux感兴趣的读者提供一个高层次的理解框架。
|
29天前
|
算法 Linux 调度
深入理解Linux内核调度器:从基础到优化####
本文旨在通过剖析Linux操作系统的心脏——内核调度器,为读者揭开其高效管理CPU资源的神秘面纱。不同于传统的摘要概述,本文将直接以一段精简代码片段作为引子,展示一个简化版的任务调度逻辑,随后逐步深入,详细探讨Linux内核调度器的工作原理、关键数据结构、调度算法演变以及性能调优策略,旨在为开发者与系统管理员提供一份实用的技术指南。 ####
67 4
|
19天前
|
缓存 并行计算 Linux
深入解析Linux操作系统的内核优化策略
本文旨在探讨Linux操作系统内核的优化策略,包括内核参数调整、内存管理、CPU调度以及文件系统性能提升等方面。通过对这些关键领域的分析,我们可以理解如何有效地提高Linux系统的性能和稳定性,从而为用户提供更加流畅和高效的计算体验。
27 2
|
18天前
|
缓存 网络协议 Linux
深入探索Linux操作系统的内核优化策略####
本文旨在探讨Linux操作系统内核的优化方法,通过分析当前主流的几种内核优化技术,结合具体案例,阐述如何有效提升系统性能与稳定性。文章首先概述了Linux内核的基本结构,随后详细解析了内核优化的必要性及常用手段,包括编译优化、内核参数调整、内存管理优化等,最后通过实例展示了这些优化技巧在实际场景中的应用效果,为读者提供了一套实用的Linux内核优化指南。 ####
43 1