瑞萨e2studio----RA2L1通过传感器检测温湿度

1.概述

本篇文章主要介绍如何使用芯片型号R7FA2L1AB2DFL的开发板外接温湿度传感器进行温湿度检测，并通过串口显示温湿度。

2.硬件准备

这里我们准备的是芯片型号R7FA2L1AB2DFL的开发板，DHT11温湿度传感器模块。

3.温湿度传感器参数

供电电压：3.3V~5.5V DC
输出：单总线数字信号

测量范围：湿度 20~90%RH，温度 0~50℃

测量精度：湿度±5%RH，温度±2%℃

分辨率：湿度1%RH，温度1℃

长期稳定性：<±1%RH/年

4.新建工程

5.工程模板

6.保存工程路径

7.芯片配置

8.工程模板选择

9.UART配置

点击Stacks->NewStack->Driver->Connectivity -> UART Driver on r_sci_uart。

10.UART属性配置

11.设置e2studio堆栈

12.e2studio的重定向printf设置

C++ 构建->设置->GNU ARM Cross CLinker->Miscellaneous去掉Other linker flags中的 “--specs=rdimon.specs”

13.printf输出重定向到串口

打印最常用的方法是printf，所以要解决的问题是将printf的输出重定向到串口，然后通过串口将数据发送出去。

注意一定要加上头文件#include

#ifdef __GNUC__                                 //串口重定向
    #define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else
    #define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif

PUTCHAR_PROTOTYPE
{
        err = R_SCI_UART_Write(&g_uart0_ctrl, (uint8_t *)&ch, 1);
        if(FSP_SUCCESS != err) __BKPT();
        while(uart_send_complete_flag == false){}
        uart_send_complete_flag = false;
        return ch;
}

int _write(int fd,char *pBuffer,int size)
{
    for(int i=0;i;i++)>

14.DHT11链接图


由下图我们可以得知，我们将DATA接在了P208引脚上。

15.IO配置

可以给P208命名，并将P208引脚设置为输入模式。

16.DHT11数据传输


DHT11数字湿温度传感器采用单总线数据格式，单个数据引脚端口完成输入输出双向传输。数据分小数部分和整数部分，一次完整的数据传输为40bit，高位先出。

数据格式为：8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bit温度整数数据+8bit温度小数数据+8bit校验和。

数据传送正确，则byte4＋byte3＋byte2＋byte1=byte0。

17.数据发送时序

首先主机发送开始信号，主机变为输出模式拉低数据线，保持至少18ms时间，再拉高数据线20~40us时间，然后主机变为输入模式读取DHT11的响应。DHT11接收到主机发送的开始信号，DHT11会拉低数据线，保持80us时间，作为响应信号，然后DHT11拉高数据线，保持80us时间后，开始输出数据。待40bit数据传输结束后，上拉电阻拉高总线。

18.数据0&数据1

数据１时序图：

数据0时序图：

通过对比时序图可知，要判断数据0或数据1，只要判断拉高电平时间即可。例如，在电平被拉高的40us判断高低电平，若此时为低电平，则为数据0。若此时为高电平，则为数据1。

19.R_IOPORT_PortDirectionSet()函数原型

故可以通过R_IOPORT_PortDirectionSet()函数设置端口IO方向，设置方法如下所示。

//设置P208为输入
R_IOPORT_PortDirectionSet(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_02, 0<<8, 1<<8);

//设置P208为输出
R_IOPORT_PortDirectionSet(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_02, 1<<8, 1<<8);

20.dht11.c& dht11.h


添加2个文件，dht11.c是驱动文件，dht11.h是头文件。

dht11.c 代码：

#include "hal_data.h"
#include 
#include "dht11.h"

uint8_t Temp;
uint8_t Humi;
uint8_t flag=0;
uint8_t retry=0;
bsp_io_level_t p_port_value_dht11;

void DHT11_Rst()
{
    DHT11_IO_OUT();//SET OUTPUT
    DHT11_DQ_LOW;//拉低DQ
    R_BSP_SoftwareDelay(18, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);//拉低至少18ms
    DHT11_DQ_HIGH;//DQ=1
    R_BSP_SoftwareDelay(20, BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS);//主机拉高20~40us
}

void DHT11_Check()
{
    DHT11_IO_IN();//SET INPUT
    retry=0;
    R_IOPORT_PinRead(&g_ioport_ctrl, DHT11, &p_port_value_dht11);
    while(p_port_value_dht11&&retry<100)
    {
          R_IOPORT_PinRead(&g_ioport_ctrl, DHT11, &p_port_value_dht11);
          retry++;
          R_BSP_SoftwareDelay(1, BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS);
    }
    if(retry>=100)flag=1;
    else retry=0;
    while(!p_port_value_dht11&&retry<100)
    {
          R_IOPORT_PinRead(&g_ioport_ctrl, DHT11, &p_port_value_dht11);
          retry++;
          R_BSP_SoftwareDelay(1, BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS);
    }
    if(retry>=100)flag=1;
    if(flag==1)
    {
        printf("No dht11\n");
        R_BSP_SoftwareDelay(1, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS);
    }
}

void DHT11_Read_Data()
{
        uint8_t buf[5];
        uint8_t i;
        flag=0;

        DHT11_Rst();
        DHT11_Check();
        if(flag==0)
        {
               for(i=0;i<5;i++)//读取40位数据
               {
                     buf[i]=DHT11_Read_Byte();
               }
               if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4])//校验读的温湿度结果是否正确
               {
                     Humi=buf[0];
                     Temp=buf[2];
                     printf("Humi=%d\n",Humi);
                     printf("Temp=%d\n",Temp);
               }
               else printf("Receive error\n");
        }
        R_BSP_SoftwareDelay(2, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS);

}
//从DHT11读取一个位   返回值：1/0
uint8_t DHT11_Read_Bit(void)
{
      retry=0;

      while(p_port_value_dht11&&retry<100)//等待变为低电平
      {
             R_IOPORT_PinRead(&g_ioport_ctrl, DHT11, &p_port_value_dht11);
             retry++;
             R_BSP_SoftwareDelay(1, BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS);
      }

      retry=0;

      while(!p_port_value_dht11&&retry<100)//等待变为高电平
      {
             R_IOPORT_PinRead(&g_ioport_ctrl, DHT11, &p_port_value_dht11);
             retry++;
             R_BSP_SoftwareDelay(1, BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS);
      }

      R_BSP_SoftwareDelay(30, BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS);
      R_IOPORT_PinRead(&g_ioport_ctrl, DHT11, &p_port_value_dht11);
      if(p_port_value_dht11)return 1;
      else return 0;
}
//从DHT11读取一个字节   //返回值：读到的数据
uint8_t DHT11_Read_Byte(void)
{
    uint8_t i,dat;
    dat=0;
   for (i=0;i<8;i++)
  {
      dat<<=1;
      dat|=DHT11_Read_Bit();
    }
    return dat;
}

dht11.h 代码：

#ifndef _DHT11_H_
#define _DHT11_H_

//IO方向设置
#define DHT11_IO_IN()  R_IOPORT_PortDirectionSet(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_02, 0<<8, 1<<8)
#define DHT11_IO_OUT() R_IOPORT_PortDirectionSet(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_02, 1<<8, 1<<8)
//IO操作
#define DHT11_DQ_LOW   R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_02_PIN_08, BSP_IO_LEVEL_LOW) //数据端口   PA0
#define DHT11_DQ_HIGH  R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_02_PIN_08, BSP_IO_LEVEL_HIGH)  //数据端口   PA0

void DHT11_Rst(void);
void DHT11_Check(void);
void DHT11_Read_Data(void);
uint8_t DHT11_Read_Bit(void);
uint8_t DHT11_Read_Byte(void);

#endif

21.hal_entry.c

hal_entry.c代码：

#include "hal_data.h"
#include 
#include "dht11.h"

FSP_CPP_HEADER
void R_BSP_WarmStart(bsp_warm_start_event_t event);
FSP_CPP_FOOTER

fsp_err_t err = FSP_SUCCESS;
unsigned char send_buff[100];
volatile bool uart_send_complete_flag = false;
void user_uart_callback (uart_callback_args_t * p_args)
{
    if(p_args->event == UART_EVENT_TX_COMPLETE)
    {
        uart_send_complete_flag = true;
    }
}

#ifdef __GNUC__                                 //串口重定向
    #define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else
    #define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif
PUTCHAR_PROTOTYPE
{
        err = R_SCI_UART_Write(&g_uart0_ctrl, (uint8_t *)&ch, 1);
        if(FSP_SUCCESS != err) __BKPT();
        while(uart_send_complete_flag == false){}
        uart_send_complete_flag = false;
        return ch;
}

int _write(int fd,char *pBuffer,int size)
{
    for(int i=0;i;i++)>

22.结果演示


上图是我们测出来的温湿度，下图是当地温湿度。可以看出还是在误差范围内的。

当我们没有接上DHT11时：