设备：stm32f407ZGT6
环境：FreeRTOS HAL
一、简介
到网上找DHT11的驱动，但是都无法使用。原因是RTOS环境中，由于多线程，使用循环计数阻塞式的delay_us延时函数就没那么准，且不同设备中delay_us的计数值不一样。而DHT11对时序要求得又十分严格，这就会导致读取数据异常，甚至无法读取。
/**********************************************************************************************************
函数名称：us延时函数，最小延时为1us
输入参数：时间
输出参数：无
**********************************************************************************************************/
void delay_us(unsigned int time)
{unsigned short i = 0;while (time--){i = 8;while (i--);}
}而且这个DHT11间隔若干秒连续读取一段时间后，会在某次读取第一个完整字节后就会莫名其妙卡住，不知道是不是硬件的问题。这个没有什么好办法解决，在读取的时候加个超时判断语句，超时就返回false
虽然考虑过使用其他方法达到更精准的微秒级延时，但还是想尝试一下用不那么精准的方法来完成。于是下面就简单的使用计数值来模拟延时，不需要考虑延时多少微秒，只需要比较高电平持续时间的相对长短。
二、代码
1，简略分析
时序很好分析。分为主机部分和DHT部分。通信的整个过程是主机先向DHT发送开始信号，如果DHT回应了（大多数情况都会回应，除非延时不准），那么就读取数据，读取结束后再拉高（实测过程中，这个加不加都会间歇性卡住。这里没有加）
发送开始信号
inline void DHT11_Rst()
{DHT11_OUT();DHT11_Low();osDelay(30);//根据时序图可知，需要至少拉低18ms。换成自己的延时函数，不需要太准DHT11_High();std_delay_25us();//20-40us，不需要太准，它与它上面的那行代码也可以不加
}
检测DHT响应
inline void DHT11_Check()
{DHT11_IN();while (DHT11_Read());while (!DHT11_Read());
}
读取一位数据
当DHT输出响应后会拉高一段时间，然后才会拉低，进入一个50us的低电平间隙，等再次拉高时就是读取数据的时候
此后在读取上一位数据结束后，都会拉低50us，然后再次拉高来读取数据
根据上面两种情况，所以统一先等待拉低，以便进入50us的低电平间隙。然后再等待拉高，以便读取数据，最后再等待拉低，在这两个操作中用计数值来记录时间长短。
0：26-28us
1：70us
while (DHT11_Read()) {} // 等待低电平while (!DHT11_Read()) {}// 等待变高电平// 开始读数据uint16_t time_count = 0;for (; DHT11_Read() && time_count < DHT11_MAX_DELAY_COUNT; ++time_count) {}if (time_count >= DHT11_MAX_DELAY_COUNT){return false;}timeBuf[timeBufIndex++] = time_count >> 4;// 存储计数值,由于事先已经知道一个为上面这个读取一位数据是可以简化的，因为按照下面读取的规则，其实是不需要每次都要在开头等待低电平。但是检测DHT输出响应后需要等待低电平
简化后是这样的，读取一位数据不需要考虑很多，只需要等待变为高电平就行了。但是检测DHT11响应考虑的就比较多了，需要再次等待低电平。
inline void DHT11_Check()
{DHT11_IN();while (DHT11_Read()) //等待低电平;while (!DHT11_Read()) //等待高电平;//也可以在这里计数，用于测量80us所需的计数值，从而测算出20us、40us等对应的计数值while (DHT11_Read()) {} // 等待低电平
}while (!DHT11_Read()) {}// 等待变高电平// 开始读数据uint16_t time_count = 0;for (; DHT11_Read() && time_count < DHT11_MAX_DELAY_COUNT; ++time_count) {}if (time_count >= DHT11_MAX_DELAY_COUNT){return false;}timeBuf[timeBufIndex++] = time_count >> 4;// 存储计数值,由于事先已经知道一个为读取一个字节
这个只要一个for循环即可，循环8次。这里是未简化的版本。读取5个字节就是再套个for循环，循环5次即可
//读取一字节for (uint8_t j = 0; j < 8; j++){while (DHT11_Read()) {} // 等待低电平while (!DHT11_Read()) {}// 等待变高电平// 开始读数据uint16_t time_count = 0;for (; DHT11_Read() && time_count < DHT11_MAX_DELAY_COUNT; ++time_count) {}if (time_count >= DHT11_MAX_DELAY_COUNT){return false;}timeBuf[timeBufIndex++] = time_count >> 4;// 存储计数值,由于事先已经知道一个为875，一个为275左右，所以除以16}数据处理
使用中位数来区分高电平持续的时间是长是短，以便判断是1还是0。正常情况下，这个持续时间差别很明显。
//找出最大计数值和最小计数值，用以判断是1还是0uint16_t timeMax = 0;uint16_t timeMin = 0xFFFF;for (unsigned short i: timeBuf){if (i > timeMax) timeMax = i;if (i < timeMin) timeMin = i;}uint16_t timeMed = (timeMax + timeMin) >> 1;// 取中位数，以区分时间长短// 转为二进制数据，进而转为字节数据for (uint8_t i = 0; i < 5; ++i){uint8_t data = 0;for (uint8_t j = 0; j < 8; j++){data <<= 1;data |= (timeBuf[i * 8 + j] > timeMed);}buf[i] = data;// 存储数据}2，完整代码
需要注意的是，下面代码使用的是C++，如果你使用的是C，那么用相应功能的代码替换掉即可。bool类型需要包含stdbool头文件
DHT11.h
头文件里未被注释的接口，决定了哪些函数需要重点关注
#ifndef DHT11_H
#define DHT11_Hvoid DHT11_Init();
//bool DHT11_Read_Data(float &temp,float &humi);
bool DHT11_Read_Data_Fast_Pro(float &temp, float &humi);//自定义的快速读取函数
#endif//DHT11_H
DHT11.cpp
里面的这个std_delay_us是用于调试中用的，在void DHT11_Rst()函数里，你把延时换成你自带的即可，这个不需要多精准。
下面的函数是与时序图直接对应的，连续读取温度时，最好间隔1s以上。
后面还有一个版本
#include "DHT11.h"
#include "cmsis_os2.h"
#include "stm32f4xx_hal.h"#define DHT11_Pin GPIO_PIN_6
#define DHT11_Pin_Location 6 //第几个引脚就写几
#define DHT11_GPIO_Port GPIOE
#define DHT11_GPIO_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE()
#define DHT11_MAX_DELAY_COUNT 7000//防止卡死#define DHT11_Read() (DHT11_GPIO_Port->IDR & DHT11_Pin) /*HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_GPIO_Port, DHT11_Pin)*/#define DHT11_High() DHT11_GPIO_Port->ODR |= (0x01 << DHT11_Pin_Location)
#define DHT11_Low() DHT11_GPIO_Port->ODR &= ~(0x01 << DHT11_Pin_Location) /*HAL_GPIO_WritePin(DHT11_GPIO_Port, DHT11_Pin, GPIO_PIN_RESET)*/#define DHT11_IN() \{ \DHT11_GPIO_Port->MODER &= ~(3 << (2 * DHT11_Pin_Location)); \DHT11_GPIO_Port->MODER |= 0 << 2 * DHT11_Pin_Location; \}
#define DHT11_OUT() \{ \DHT11_GPIO_Port->MODER &= ~(3 << (2 * DHT11_Pin_Location)); \DHT11_GPIO_Port->MODER |= 1 << 2 * DHT11_Pin_Location; \}//static uint16_t std_delay_80us = 875;//事先测试过
//static uint16_t std_delay_50us = 566;/**动态计算延时，以确保任何情况下都可以得到较为准确的延时*/
//根据80us的那段时序，通过计数值得到80us需要的计数值，然后以此测算不同us的延时，在Check函数里，这里省略了
//void std_delay_us(uint8_t us)
//{
// // uint16_t count = std_delay_80us * us / 80;//测试得到的，但乘法会有很大的延时，所以只能作为计算公式
// uint16_t count = 11 * us;
// for (uint16_t i = 0; i < count; ++i)
// ;
//}//这个延时函数可以换成自己的延时，因为设备不同、代码环境不同，延时的计数就不同
//可以通过上面那个方法来计算，测算的是Check函数里的80s延时
inline void std_delay_25us()
{for (uint16_t i = 0; i < 20; ++i)//单个任务时为273;
}/**函数*/
inline void DHT11_Rst();void DHT11_Init()
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};DHT11_GPIO_CLK_ENABLE();GPIO_InitStruct.Pin = DHT11_Pin;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;// GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;HAL_GPIO_Init(DHT11_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);DHT11_High();
}inline void DHT11_Rst()
{DHT11_OUT();DHT11_Low();osDelay(30);//根据时序图可知，需要至少拉低18msDHT11_High();std_delay_25us();//20-40us
}inline void DHT11_Check()
{DHT11_IN();while (DHT11_Read());while (!DHT11_Read());
}// 全局变量
static uint8_t timeBuf[40];// 存储计数值
static uint8_t timeBufIndex = 0;bool DHT11_Read_Data_Fast_Pro(float &temp, float &humi)
{static uint8_t buf[5];DHT11_Rst(); // 设置输出模式DHT11_Check();// 设置输入模式timeBufIndex = 0; // 重置计数值索引for (unsigned char &i: buf)// 读取40位数据{// DHT11_Read_Byte_Fast_Pro();//读取一字节for (uint8_t j = 0; j < 8; j++){while (DHT11_Read()) {} // 等待低电平while (!DHT11_Read()) {}// 等待变高电平// 开始读数据uint16_t time_count = 0;for (; DHT11_Read() && time_count < DHT11_MAX_DELAY_COUNT; ++time_count) {}if (time_count >= DHT11_MAX_DELAY_COUNT){return false;}timeBuf[timeBufIndex++] = time_count >> 4;// 存储计数值,由于事先已经知道一个为875，一个为275左右，所以除以16}}//找出最大计数值和最小计数值，用以判断是1还是0uint16_t timeMax = 0;uint16_t timeMin = 0xFFFF;for (unsigned short i: timeBuf){if (i > timeMax) timeMax = i;if (i < timeMin) timeMin = i;}uint16_t timeMed = (timeMax + timeMin) >> 1;// 取中位数for (uint8_t i = 0; i < 5; ++i){uint8_t data = 0;for (uint8_t j = 0; j < 8; j++){data <<= 1;data |= (timeBuf[i * 8 + j] > timeMed);}buf[i] = data;// 存储数据}//校验数据if ((buf[0] + buf[1] + buf[2] + buf[3]) == buf[4]){humi = (buf[0] * 10 + buf[1]) / 10.0f;temp = (buf[2] * 10 + buf[3]) / 10.0f;return true;}else{return false;}
}里面有多个版本，第0个是特化版本，其下愈为通用。只有第1个版本（没有注释的）加了防卡死的判断语句
#include "DHT11.h"
#include "cmsis_os2.h"
#include "stm32f4xx_hal.h"#define DHT11_Pin GPIO_PIN_6
#define DHT11_Pin_Location 6
#define DHT11_GPIO_Port GPIOE
#define DHT11_GPIO_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE()
#define DHT11_MAX_DELAY_COUNT 4000//防止卡死
#define USE_YZHX 1 //优化等级，分为0,1,2,3#define DHT11_Read() (DHT11_GPIO_Port->IDR & DHT11_Pin) /*HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_GPIO_Port, DHT11_Pin)*/#define DHT11_High() DHT11_GPIO_Port->ODR |= (0x01 << DHT11_Pin_Location)
#define DHT11_Low() DHT11_GPIO_Port->ODR &= ~(0x01 << DHT11_Pin_Location) /*HAL_GPIO_WritePin(DHT11_GPIO_Port, DHT11_Pin, GPIO_PIN_RESET)*/#define DHT11_Wait_Low() while (DHT11_Read())
#define DHT11_Wait_High() while (!DHT11_Read())#define DHT11_IN() \{ \DHT11_GPIO_Port->MODER &= ~(3 << (2 * DHT11_Pin_Location)); \DHT11_GPIO_Port->MODER |= 0 << 2 * DHT11_Pin_Location; \}
#define DHT11_OUT() \{ \DHT11_GPIO_Port->MODER &= ~(3 << (2 * DHT11_Pin_Location)); \DHT11_GPIO_Port->MODER |= 1 << 2 * DHT11_Pin_Location; \}//static uint16_t std_delay_80us = 875;//事先测试过
//static uint16_t std_delay_50us = 566;/**动态计算延时，以确保任何情况下都可以得到较为准确的延时*/
//void std_delay_us(uint8_t us)
//{
// // uint16_t count = std_delay_80us * us / 80;//测试得到的
// uint16_t count = 11 * us;
// for (uint16_t i = 0; i < count; ++i)
// ;
//}
inline void std_delay_25us()
{for (uint16_t i = 0; i < 20; ++i)//单个任务时，大概为273;
}void DHT11_Init()
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};DHT11_GPIO_CLK_ENABLE();GPIO_InitStruct.Pin = DHT11_Pin;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;// GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;//输入模式下，最好不要配置速度，所以为了兼容输入就不配置了，即默认2MHzHAL_GPIO_Init(DHT11_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);DHT11_High();
}inline void DHT11_Rst()
{DHT11_OUT();DHT11_Low();osDelay(25);//根据时序图可知，需要至少拉低18msDHT11_High();std_delay_25us();//20-40us
}inline void DHT11_Check()
{DHT11_IN();//等待低电平DHT11_Wait_Low();//等待高电平DHT11_Wait_High();// 等待低电平DHT11_Wait_Low();
}#if USE_YZHX == 0
bool DHT11_Read_Data_Fast_Pro(float &temp, float &humi)
{static uint8_t buf[5];DHT11_Rst(); // 设置输出模式DHT11_Check();// 设置输入模式for (unsigned char &i: buf)// 读取40位数据{uint8_t data = 0;for (uint8_t j = 0; j < 8; j++){data <<= 1;while (DHT11_Read()) {} // 等待低电平while (!DHT11_Read()) {}// 等待变高电平// 开始读数据uint16_t time_count;for (time_count = 0; DHT11_Read(); ++time_count) {}data |= time_count >> 10;// 由于事先已经知道一个为1194，一个为406左右}i = data;// 存储数据}if ((buf[0] + buf[1] + buf[2] + buf[3]) == buf[4]){humi = (buf[0] * 10 + buf[1]) / 10.0f;temp = (buf[2] * 10 + buf[3]) / 10.0f;return true;}else{return false;}
}
#endif/********************下面为次优级优化********************/
#if USE_YZHX == 1
// 全局变量
static uint8_t timeBuf[40];// 存储计数值
static uint8_t timeBufIndex = 0;//void DHT11_Read_Byte_Fast_Pro()
//{
// for (uint8_t i = 0; i < 8; i++)
// {
// while (DHT11_Read()) {} // 等待低电平
// while (!DHT11_Read()) {}// 等待变高电平
//
// // 开始读数据
// uint16_t time_count;
// for (time_count = 0; DHT11_Read(); ++time_count) {}
// timeBuf[timeBufIndex++] = time_count>>4;// 存储计数值,由于事先已经知道一个为875，一个为275左右，所以除以16
// }
//}bool DHT11_Read_Data_Fast_Pro(float &temp, float &humi)
{static uint8_t buf[5];DHT11_Rst(); // 设置输出模式DHT11_Check();// 设置输入模式timeBufIndex = 0; // 重置计数值索引for (unsigned char &i: buf)// 读取40位数据{// DHT11_Read_Byte_Fast_Pro();//读取一字节for (uint8_t j = 0; j < 8; j++){DHT11_Wait_High();// 等待变高电平// 开始读数据uint16_t time_count = 0;for (; DHT11_Read() && time_count < DHT11_MAX_DELAY_COUNT; ++time_count) {}if (time_count >= DHT11_MAX_DELAY_COUNT){return false;}timeBuf[timeBufIndex++] = time_count >> 4;// 存储计数值,由于事先已经知道一个为875，一个为275左右，所以除以16}}// std_delay_25us();// std_delay_25us();// DHT11_OUT();// DHT11_High();uint16_t timeMax = 0;uint16_t timeMin = 0xFFFF;for (unsigned short i: timeBuf){if (i > timeMax) timeMax = i;if (i < timeMin) timeMin = i;}uint16_t timeMed = (timeMax + timeMin) >> 1;// 取中位数for (uint8_t i = 0; i < 5; ++i){uint8_t data = 0;for (uint8_t j = 0; j < 8; j++){data <<= 1;data |= (timeBuf[i * 8 + j] > timeMed);}buf[i] = data;// 存储数据}if ((buf[0] + buf[1] + buf[2] + buf[3]) == buf[4]){humi = (buf[0] * 10 + buf[1]) / 10.0f;temp = (buf[2] * 10 + buf[3]) / 10.0f;return true;}else{return false;}
}
#endif#if USE_YZHX == 2
static uint16_t timeBuf[40];//存储计数值
static uint8_t timeBufIndex = 0;
void DHT11_Read_Byte_Fast_Pro()
{for (uint8_t i = 0; i < 8; i++){while (DHT11_Read());//等待低电平//变低了说明上一次数据位读取结束while (!DHT11_Read());//等待变高电平//变高了说明数据位读取开始/**开始读数据*///低电平：26-28us 高电平：70usuint16_t time_count;for (time_count = 0; DHT11_Read(); ++time_count); //等待低电平timeBuf[timeBufIndex++] = time_count;//存储计数值//存储计数值}
}bool DHT11_Read_Data_Fast_Pro(float &temp, float &humi)
{static uint8_t buf[5];DHT11_Rst(); //在里面设置了输出模式DHT11_Check(); //在里面设置了输入模式// return false;//如果超时，则退出timeBufIndex = 0; //存储计数值索引for (unsigned char &i: buf)//读取40位数据{DHT11_Read_Byte_Fast_Pro();}uint16_t timeMax = 0;uint16_t timeMin = 0xFFFF;for (unsigned short i: timeBuf){if (i > timeMax){timeMax = i;}else if (i < timeMin){timeMin = i;}}/**把计数值转为二进制数据*/uint8_t data; //临时数据uint16_t timeMed = (timeMax + timeMin) >> 1;//整除2，取中位数bool tempBin;for (uint8_t i = 0; i < 5; ++i){data = 0;for (uint8_t j = 0; j < 8; j++){data <<= 1;//比较计数值，读取二进制数据if (timeBuf[i * 8 + j] > timeMed){tempBin = true;}else{tempBin = false;}data |= tempBin;}buf[i] = data;//存储数据}/**检验**/if ((buf[0] + buf[1] + buf[2] + buf[3]) == buf[4]){humi = (float) (buf[0] + buf[1] * 0.1);temp = (float) (buf[2] + buf[3] * 0.1);return true;}else{return false;}
}
#endif/********************下面为原版优化********************/
#if USE_YZHX == 3
static uint16_t timeBuf[40];//存储计数值void DHT11_Read_Byte_Fast_Pro()
{static uint8_t timeBufIndex = 0;//存储计数值索引for (uint8_t i = 0; i < 8; i++){while (DHT11_Read());//等待低电平//变低了说明上一次数据位读取结束while (!DHT11_Read());//等待变高电平//变高了说明数据位读取开始/**开始读数据*///低电平：26-28us 高电平：70usuint16_t time_count;for (time_count = 0; DHT11_Read(); ++time_count); //等待低电平timeBuf[timeBufIndex++] = time_count;//存储计数值}
}bool DHT11_Read_Data_Fast_Pro(float &temp, float &humi)
{static uint8_t buf[5];static uint16_t timeMax = 0;static uint16_t timeMin = 0xFFFF;DHT11_Rst(); //在里面设置了输出模式DHT11_Check(); //在里面设置了输入模式// return false;//如果超时，则退出for (unsigned char &i: buf)//读取40位数据{DHT11_Read_Byte_Fast_Pro();}for (unsigned short i: timeBuf){if (i > timeMax){timeMax = i;}else{timeMin = i;}}std_delay_25us();std_delay_25us();DHT11_OUT();DHT11_High();/**把计数值转为二进制数据*/uint16_t timeMed = (timeMax + timeMin) >> 1;//整除2，取中位数uint8_t data; //临时数据bool tempBin; //临时二进制数据for (int i = 0; i < 5; ++i){data = 0;//重置for (int j = 0; j < 8; ++j){data <<= 1;//比较计数值，读取二进制数据if (timeBuf[i * 8 + j] > timeMed){tempBin = true;}else{tempBin = false;}data |= tempBin;}buf[i] = data;//存储数据}/**检验**/if ((buf[0] + buf[1] + buf[2] + buf[3]) == buf[4]){humi = (float) (buf[0] + buf[1] * 0.1);temp = (float) (buf[2] + buf[3] * 0.1);return true;}else{return false;}
}
#endif
