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Sensor Demo

DHT22​

一、硬件信息​

duo开发板引脚​

GitHub链接：https://github.com/milkv-duo/duo-files/blob/main/duo/hardware/duo-schematic-v1.2.pdf

DHT22温湿度传感器​

dfrobotwiki链接如下：https://wiki.dfrobot.com.cn/_SKU_SEN0137_%E9%AB%98%E7%B2%BE%E5%BA%A6DHT22%E6%B8%A9%E6%B9%BF%E5%BA%A6%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8

DHT22 温湿度传感器是一款多功能且经济高效的传感器，用于测量环境温度和湿度，应用范围广泛。它基于数字信号输出，可以提供高精度测量，温度分辨率为 0.1 摄氏度，湿度分辨率为 0.1%。该传感器采用电容式湿度传感元件和热敏电阻分别测量湿度和温度。DHT22 传感器的功耗也相对较低，可在 3.3V 至 5V 的电压范围内工作，使其适用于电池供电项目。此外，该传感器具有长期稳定性和高可靠性，这使其成为暖通空调等各种应用的完美选择，气象站和室内空气质量监测系统。

传感器模块​

DHT22模块共有3个引脚。而DHT22 裸骨传感器有 4 个引脚。如果我们考虑三个引脚中的模块，其中两个是电源引脚，一个是数据引脚。如果我们查看 4 针传感器，则额外的针是 NC 针，它没有任何功能。模块和传感器的引脚图如下所示。

DATA用于 1-Wire 通信的数据引脚。

GND模块的接地引脚。

VCC模块的电源引脚。

Not Used在此传感器中，未使用此引脚。

DHT22 传感器模块的零件标记​

除传感器外，DHT22 模块在 PCB 上仅包含两个组件。一个上拉电阻和一个去耦电容，DHT22模块的零件标记如下所示。

DHT22模块电路图​

DHT22温湿度传感器模块完整原理图如下图：

DHT22模块的原理图如上所示。如前所述，董事会只有几名成员。VCC 和 GND 引脚直接连接到 DHT22，上拉电阻连接到 DATA 引脚。钽电容和多层电容提供足够的滤波。作为电源指示，在某些 PCB 中，您可以找到 LED 指示灯，但对于大多数电路板来说，LED 是不存在的。

DHT22传感器模块常见问题​

问：简而言之，DHT22 是什么？

DHT22 是 DHT11 传感器的更昂贵版本，显然具有更好的规格。其温度测量范围为 -40 至 +125 摄氏度，精度为 +-0.5 度，而 DHT11 温度范围为 0 至 50 摄氏度，精度为 +-2 度。

问：DHT22 是模拟的还是数字的？

DHT-22（也称为 AM2302）是一种数字输出相对湿度和温度传感器。

问：DHT22 防水吗？

不，它不防水。

问：DHT11 传感器的采样率是多少？

DHT22 的采样率为 1Hz。

问：DHT22 使用什么协议？

DHT22 传感器使用专有的单总线通信协议，可以通过计算的定时脉冲发送和接收数据。

DHT22 是如何工作的？​

如果您使用的是原装 DHT22 传感器，那么它里面会有一个NTC热敏电阻和传感器模块，但是您在市场上可以找到的大多数传感器大多是非原装零件，并且在里面您会发现一个小传感器，您可以在下图中看到。

湿度传感元件由夹在两个电极之间的保湿基板组成。当基材吸收水分时，两个电极之间的电阻会降低。两个电极之间的电阻变化与相对湿度成正比。较高的相对湿度会降低电极之间的电阻，而较低的相对湿度会增加电极之间的电阻。这种电阻变化是通过板载 MCU 的 ADC 测量的，并计算出相对湿度。

每个DHT22元件都经过实验室严格校准，湿度校准极其准确。校准系数作为程序存储在 OTP 存储器中，供传感器内部信号检测过程使用。

DHT22单总线通信协议​

单总线通信协议用于与 DHT22 和微控制器通信。样本数据大约需要 4 毫秒才能运行完毕。此数据由小数部分和整数部分组成。总数据为 40 位长，为 MSB 格式。数据格式如下：8bit 整数RH 数据+8bit 十进制RH 数据+8bit 整数T 数据+8bit 十进制T 数据+8bit 校验和。如果数据传输正确，则校验和应为“8bit整数RH数据+8bit十进制RH数据+8bit整数T数据+8bit十进制T数据”的最后8bit。

当MCU发送启动信号DHT从低功耗模式变为运行模式，并将所有40位数据转储给微控制器，微控制器读取数据并根据二进制数据计算温度和湿度。

上图显示了数据通信如何与微控制器和 DHT22 一起工作。

连接到开发板上​

DHT22：红线接3V3(OUT)，黑线接地，绿线接GPIOA15。

电路图如下所示：黑色圆圈表示DHT22。

DHT22接好后应该是这样的：

二、示例代码​

GitHub链接：https://github.com/milkv-duo/duo-examples

dht22.c：

// Ref: https://github.com/technion/lol_dht22/blob/master/dht22.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <unistd.h>
#include <wiringx.h>
#define MAXTIMINGS 85
static int DHTPIN = 15;
static int dht22_dat[5] = {0, 0, 0, 0, 0};
static uint8_t sizecvt(const int read)
{
    /* digitalRead() and friends from wiringpi are defined as returning a value
    < 256. However, they are returned as int() types. This is a safety function */

    if (read > 255 || read < 0)
    {
        printf("Invalid data from wiringPi library\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    return (uint8_t)read;
}

static int read_dht22_dat()
{
    uint8_t laststate = HIGH;
    uint8_t counter = 0;
    uint8_t j = 0, i;

    dht22_dat[0] = dht22_dat[1] = dht22_dat[2] = dht22_dat[3] = dht22_dat[4] = 0;

    // pull pin down for 18 milliseconds
    pinMode(DHTPIN, PINMODE_OUTPUT);
    digitalWrite(DHTPIN, HIGH);
    // delay(500);
    delayMicroseconds(500000);
    digitalWrite(DHTPIN, LOW);
    // delay(20);
    delayMicroseconds(20000);
    // prepare to read the pin
    pinMode(DHTPIN, PINMODE_INPUT);

    // detect change and read data
    for (i = 0; i < MAXTIMINGS; i++)
    {
        counter = 0;
        while (sizecvt(digitalRead(DHTPIN)) == laststate)
        {
            counter++;
            delayMicroseconds(2);
            if (counter == 255)
            {
                break;
            }
        }
        laststate = sizecvt(digitalRead(DHTPIN));

        if (counter == 255)
            break;

        // ignore first 3 transitions
        if ((i >= 4) && (i % 2 == 0))
        {
            // shove each bit into the storage bytes
            dht22_dat[j / 8] <<= 1;
            if (counter > 16)
                dht22_dat[j / 8] |= 1;
            j++;
        }
    }

    // check we read 40 bits (8bit x 5 ) + verify checksum in the last byte
    // print it out if data is good
    if ((j >= 40) &&
        (dht22_dat[4] == ((dht22_dat[0] + dht22_dat[1] + dht22_dat[2] + dht22_dat[3]) & 0xFF)))
    {
        float t, h;
        h = (float)dht22_dat[0] * 256 + (float)dht22_dat[1];
        h /= 10;
        t = (float)(dht22_dat[2] & 0x7F) * 256 + (float)dht22_dat[3];
        t /= 10.0;
        if ((dht22_dat[2] & 0x80) != 0)
            t *= -1;
        printf("Humidity = %.2f %% Temperature = %.2f *C \n", h, t);
        return 1;
    }
    else
    {
        printf("Data not good, skip\n");
        return 0;
    }
}

int main()
{
    if (wiringXSetup("duo", NULL) == -1)
    {
        wiringXGC();
        return -1;
    }

    if (wiringXValidGPIO(DHTPIN) != 0)
    {
        printf("Invalid GPIO %d\n", DHTPIN);
    }

    while (1)
    {
        read_dht22_dat();
        delayMicroseconds(1500000);
    }

    return 0;
}

Makefile：

TARGET=dht22

ifeq (,$(TOOLCHAIN_PREFIX))
$(error TOOLCHAIN_PREFIX is not set)
endif

ifeq (,$(CFLAGS))
$(error CFLAGS is not set)
endif

ifeq (,$(LDFLAGS))
$(error LDFLAGS is not set)
endif

CC = $(TOOLCHAIN_PREFIX)gcc
CFLAGS += -I$(SYSROOT)/usr/include
LDFLAGS += -L$(SYSROOT)/lib
LDFLAGS += -L$(SYSROOT)/usr/lib
LDFLAGS += -lwiringx

SOURCE = $(wildcard *.c)
OBJS = $(patsubst %.c,%.o,$(SOURCE))

$(TARGET): $(OBJS)
	$(CC) -o $@ $(OBJS) $(LDFLAGS)

%.o: %.c
	$(CC) $(CFLAGS) -o $@ -c $<

.PHONY: clean
clean:
	@rm *.o -rf
	@rm $(OBJS) -rf
	@rm $(TARGET)

三、准备开发环境​

1、使用本地的Ubuntu系统，推荐 Ubuntu 20.04 LTS(也可以使用虚拟机中的Ubuntu系统、Windows中WSL安装的Ubuntu、基于Docker的Ubuntu系统)

2、安装编译依赖的工具:

sudo apt-get install wget git make

3、获取 Examples

git clone https://github.com/milkv-duo/duo-examples.git

4、加载编译环境

cd duo-examples
source envsetup.sh

5、第一次加载会自动下载所需的SDK包，大小为180M左右，下载完会自动解压到duo-examples下，解压后的目录名为duo-sdk，下次加载时检测到已存在该目录，就不会再次下载了。
*注: 如果因为网络原因无法完成SDK包的下载，请通过其他途径获取到duo-sdk.tar.gz包，手动解压到duo-examples目录下，重新source envsetup.sh。下载路径在envsetup.sh中能找到：https://github.com/milkv-duo/duo-app-sdk/releases/download/duo-app-sdk-v1.2.0/duo-sdk-v1.2.0.tar.gz 如下图所示。 6、编译测试

以hello-world为例，进入该例子目录直接执行make即可

cd hello-world
make

编译成功后将生成的helloworld可执行程序通过网口或者RNDIS网络等方式传送到Duo设备中，比如默认固件支持的RNDIS方式，Duo的IP为192.168.42.1，用户名是root，密码是milkv

scp helloworld [email protected]:/root/

发送成功后，在ssh或者串口登陆的终端中运行./helloworld，会打印Hello, World!

[root@milkv\]~# ./helloworld
Hello, World!

7、至此，我们的编译开发环境就可以正常使用了。

四、运行程序​

接下来开始编译，进入该目录直接执行make即可

cd dht22
make it

make报错source一下即可。编译成功后得到dht22可执行程序。如下图所示。

然后把dht22上传到开发板root路径下，输入./dht22即可运行。运行成功截图如下：

DF9GMS 180°​

一、硬件信息​

duo开发板引脚​

GitHub链接：https://github.com/milkv-duo/duo-files/blob/main/duo/hardware/duo-schematic-v1.2.pdf

DF9GMS 180°​

由DFRobot 出品的DF9GMS微型舵机，该舵机采用高强度ABS透明外壳配以内部高精度尼龙齿轮组，加上精准的控制电路、高档轻量化空心杯电机使该微型舵机的重量只有9克，而输出力矩达到了惊人的1.6kg/cm。

技术规格：

工作电压：4.8V

转矩：1.6kg/cm（4.8V）

速度：0.14秒/60度（4.8V）

使用温度：-30~+60摄氏度

死区宽度：0.5毫秒

外形尺寸：23x12.2x29mm

重量：9g

组成结构及工作原理​

连接图​

  • 硬件

    • 1 x Arduino UNO控制板

    • 1 x DF9GMS微型舵机

    • 若干 杜邦线

    • 灰色——GND、红色——VCC、黄色——信号线

连接到开发板上​

DF9GMS：红线接VSYS，棕线接地，橙线接GPIO19。

电路图如下所示：紫色圆圈表示DF9GMS。

DF9GMS接好后应该是这样的：

二、示例代码​

GitHub链接：https://github.com/milkv-duo/duo-examples

df9gms.c:

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <wiringx.h>
/*
Duo
------------------------------------------
PWM operation at a fixed frequency clock of 100MHz, writing Period in units of nanoseconds.
	DF9GMS 360-degree PWM Duty Cycle 
	------------------------------------------ 
	0.4ms - 1.4ms CW deceleration 
	1.5ms Stop 
	1.6ms - 3ms CCW acceleration 
*/
static int PWM_PIN = 4; // PWM5@GP4

int main()
{
    long i;

    if(wiringXSetup("duo", NULL) == -1) {
        wiringXGC();
        return -1;
    }

    wiringXSetPWMPeriod(PWM_PIN, 20000000);  // 20ms
    wiringXSetPWMDuty(PWM_PIN, 1500000);     // 1.5ms stop
    wiringXSetPWMPolarity(PWM_PIN, 0);       // 0-normal, 1-inversed
    wiringXPWMEnable(PWM_PIN, 1);            // 1-enable, 0-disable

    delayMicroseconds(1000000); // 1s

    for (i = 10000; i< 3000000; i += 10000) // 10 us 
    {
        wiringXSetPWMDuty(PWM_PIN, i);
        printf("Duty: %ld\n", i);
        delayMicroseconds(50000); // 50ms
    }

    wiringXSetPWMDuty(PWM_PIN, 1500000);    // 1.5ms stop

    return 0;
}

Makefile：

TARGET=df9gms

ifeq (,$(TOOLCHAIN_PREFIX))
$(error TOOLCHAIN_PREFIX is not set)
endif

ifeq (,$(CFLAGS))
$(error CFLAGS is not set)
endif

ifeq (,$(LDFLAGS))
$(error LDFLAGS is not set)
endif

CC = $(TOOLCHAIN_PREFIX)gcc

CFLAGS += -I$(SYSROOT)/usr/include

LDFLAGS += -L$(SYSROOT)/lib
LDFLAGS += -L$(SYSROOT)/usr/lib
LDFLAGS += -lwiringx

SOURCE = $(wildcard *.c)
OBJS = $(patsubst %.c,%.o,$(SOURCE))

$(TARGET): $(OBJS)
	$(CC) -o $@ $(OBJS) $(LDFLAGS)

%.o: %.c
	$(CC) $(CFLAGS) -o $@ -c $<

.PHONY: clean
clean:
	@rm *.o -rf
	@rm $(OBJS) -rf
	@rm $(TARGET)

三、准备开发环境​

1、使用本地的Ubuntu系统，推荐 Ubuntu 20.04 LTS(也可以使用虚拟机中的Ubuntu系统、Windows中WSL安装的Ubuntu、基于Docker的Ubuntu系统)

2、安装编译依赖的工具:

sudo apt-get install wget git make

3、获取 Examples

git clone https://github.com/milkv-duo/duo-examples.git

4、加载编译环境

cd duo-examples
source envsetup.sh

5、第一次加载会自动下载所需的SDK包，大小为180M左右，下载完会自动解压到duo-examples下，解压后的目录名为duo-sdk，下次加载时检测到已存在该目录，就不会再次下载了。
*注: 如果因为网络原因无法完成SDK包的下载，请通过其他途径获取到duo-sdk.tar.gz包，手动解压到duo-examples目录下，重新source envsetup.sh。下载路径在envsetup.sh中能找到：https://github.com/milkv-duo/duo-app-sdk/releases/download/duo-app-sdk-v1.2.0/duo-sdk-v1.2.0.tar.gz 如下图所示。

6、编译测试

以hello-world为例，进入该例子目录直接执行make即可

cd hello-world
make

编译成功后将生成的helloworld可执行程序通过网口或者RNDIS网络等方式传送到Duo设备中，比如默认固件支持的RNDIS方式，Duo的IP为192.168.42.1，用户名是root，密码是milkv

scp helloworld [email protected]:/root/

发送成功后，在ssh或者串口登陆的终端中运行./helloworld，会打印Hello, World!

[root@milkv\]~# ./helloworld
Hello, World!

7、至此，我们的编译开发环境就可以正常使用了。

四、运行程序​

如图所示：

接下来开始编译，以df9gms为例，进入该例子目录直接执行make即可

cd df9gms
make

make报错source一下即可。编译成功后得到df9gms可执行程序。如下图所示。

然后把df9gms上传到开发板root路径下，输入./df9gms即可运行。运行成功截图如下：

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