В этой статье подключим датчики DHT11 и DHT22 к Raspberry Pi, а точнее к Orange Pi PC, так как эта плата у меня есть. В принципе это не имеет значения, потому что ниже приведённые библиотеки и примеры запустятся и на Banana Pi, Odroid и NanoPi. Это что касается примеров на Java, использующие библиотеки Pi4J. А примеры на C/C++ можно запустить на все платы, на которые можно установить WiringPi.
Я раньше писал о популярных датчиках влажности и температуры DHT11 и DHT22 в статье Датчики температуры и влажности DHT11 и DHT22. Там же и документация по DHT11 и DHT22.
За основу использовалась библиотека от Adafruit — одна из стабильных версий, найденных мною в Интернете. Это Python библиотека для чтения данных с датчиков влажности и температуры DHT серии на Raspberry Pi и Beaglebone Black. Однако для чтения данных непосредственно с датчика используется язык программирования C, чтобы уменьшить вероятность ошибки во время чтения.
Содержание
Библиотека C/C++
Изначально планировал сделать только на Java, так как это серия уроков по Pi4J, но решил сделать библиотеку и на C/C++, чтобы не писать отдельную статью.
DHTxx.h
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 |
#ifndef DHTXX_H_ #define DHTXX_H_ #include <stdint.h> /* * Define errors and return values. */ #define DHT_ERROR_TIMEOUT -1 #define DHT_ERROR_CHECKSUM -2 #define DHT_ERROR_ARGUMENT -3 #define DHT_ERROR_GPIO -4 #define DHT_SUCCESS 0 /* * Define sensor types. */ #define DHT11 11 #define DHT22 22 #define AM2302 22 /** * This is the only processor specific magic value, the maximum amount of time to * spin in a loop before bailing out and considering the read a timeout. This should * be a high value, but if you're running on a much faster platform than a Raspberry * Pi or Beaglebone Black then it might need to be increased. */ #define DHT_MAXCOUNT 32000 /** * Number of bit pulses to expect from the DHT. Note that this is 41 because * the first pulse is a constant 50 microsecond pulse, with 40 pulses to represent * the data afterwards. */ #define DHT_PULSES 41 class DHTxx { private: int pin; int sensor; public: DHTxx(int pin, int sensor); virtual ~DHTxx(); int init(); /** * Read DHT sensor connected to GPIO pin (using BCM numbering). Humidity and temperature will be * returned in the provided parameters. If a successfull reading could be made a value of 0 * (DHT_SUCCESS) will be returned. If there was an error reading the sensor a negative value will * be returned. Some errors can be ignored and retried, specifically DHT_ERROR_TIMEOUT or DHT_ERROR_CHECKSUM. */ int read(float* humidity, float* temperature); int getPin() const; void setPin(int pin); int getSensor() const; void setSensor(int sensor); private: /** * Busy wait delay for most accurate timing, but high CPU usage. * Only use this for short periods of time (a few hundred milliseconds at most)! */ void busyWaitMilliseconds(uint32_t millis); /** * General delay that sleeps so CPU usage is low, but accuracy is potentially bad. */ void sleepMilliseconds(uint32_t millis); /** * Increase scheduling priority and algorithm to try to get 'real time' results. */ void setMaxPriority(void); /** * Drop scheduling priority back to normal/default. */ void setDefaultPriority(void); }; #endif /* DHTXX_H_ */ |
init()
Инициализация GPIO и WiringPi.
|
1 |
int init(); |
read(float*, float*)
Считывает данные с датчика DHT, подключенного к выводу GPIO (с использованием нумерации WiringPi). Влажность и температура будут возвращены в заданных параметрах. Если чтение успешное, будет возвращено значение 0 (DHT_SUCCESS). Если при считывании данных произошла ошибка, возвращается отрицательное значение. Некоторые ошибки можно игнорировать и повторять чтение, в частности DHT_ERROR_TIMEOUT или DHT_ERROR_CHECKSUM.
|
1 |
int read(float* humidity, float* temperature); |
busyWaitMilliseconds(uint32_t)
Приостанавливает работу потока, в котором она была вызвана, на указанное в аргументе время, загрузка процессора высокая, а точность высокая. Используйте этот метод только в течение короткого периода времени (не более нескольких сотен миллисекунд)!
|
1 |
void busyWaitMilliseconds(uint32_t millis); |
sleepMilliseconds(uint32_t)
Приостанавливает работу потока, в котором она была вызвана, на указанное в аргументе время, загрузка процессора низкая, но точность потенциально плохая.
|
1 |
void sleepMilliseconds(uint32_t millis); |
setMaxPriority()
Увеличивает приоритет планирования и алгоритм, чтобы попытаться получить результаты «реального времени» (SCHED_FIFO: планировщик FIFO (First In-First Out)).
|
1 |
void setMaxPriority(void); |
setDefaultPriority();
Сбрасывает приоритет на нормальный/по умолчанию (SCHED_OTHER: стандартный алгоритм планировщика с разделением времени).
|
1 |
void setDefaultPriority(void); |
DHTxx.cpp
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 |
#include <stdbool.h> #include <stdlib.h> #include <errno.h> #include <sched.h> #include <string.h> #include <sys/time.h> #include <time.h> #include <wiringPi.h> #include "DHTxx.h" DHTxx::DHTxx(int pin, int sensor) { this->pin = pin; this->sensor = sensor; } DHTxx::~DHTxx() { } int DHTxx::init() { /* * Initialize GPIO library. */ if (wiringPiSetup() == -1) { return DHT_ERROR_GPIO; } return DHT_SUCCESS; } int DHTxx::read(float* humidity, float* temperature) { /* * Validate humidity and temperature arguments and set them to zero. */ if (humidity == NULL || temperature == NULL) { return DHT_ERROR_ARGUMENT; } *temperature = 0.0f; *humidity = 0.0f; /* * Store the count that each DHT bit pulse is low and high. * Make sure array is initialized to start at zero. */ uint32_t pulseCounts[DHT_PULSES * 2] = { 0 }; /* * Set pin to output. */ pinMode(pin, OUTPUT); /* * Bump up process priority and change scheduler to try to try to make process more 'real time'. */ setMaxPriority(); /* * Set pin high for ~500 milliseconds. */ digitalWrite(pin, HIGH); sleepMilliseconds(500); /* * The next calls are timing critical and care should be taken * to ensure no unnecssary work is done below. */ /* * Set pin low for ~20 milliseconds. */ digitalWrite(pin, LOW); busyWaitMilliseconds(20); /* * Set pin at input. */ pinMode(pin, INPUT); /* * Need a very short delay before reading pins or else value is sometimes still low. */ for (volatile int i = 0; i < 50; ++i) { } /* * Wait for DHT to pull pin low. */ uint32_t count = 0; while (digitalRead(pin)) { if (++count >= DHT_MAXCOUNT) { /* * Timeout waiting for response. */ setDefaultPriority(); return DHT_ERROR_TIMEOUT; } } /* * Record pulse widths for the expected result bits. */ for (int i = 0; i < DHT_PULSES * 2; i += 2) { /* * Count how long pin is low and store in pulseCounts[i] */ while (!digitalRead(pin)) { if (++pulseCounts[i] >= DHT_MAXCOUNT) { /* * Timeout waiting for response. */ setDefaultPriority(); return DHT_ERROR_TIMEOUT; } } /* * Count how long pin is high and store in pulseCounts[i+1] */ while (digitalRead(pin)) { if (++pulseCounts[i + 1] >= DHT_MAXCOUNT) { /* * Timeout waiting for response. */ setDefaultPriority(); return DHT_ERROR_TIMEOUT; } } } /* * Done with timing critical code, now interpret the results. */ /* * Drop back to normal priority. */ setDefaultPriority(); /* * Compute the average low pulse width to use as a 50 microsecond reference threshold. * Ignore the first two readings because they are a constant 80 microsecond pulse. */ uint32_t threshold = 0; for (int i = 2; i < DHT_PULSES * 2; i += 2) { threshold += pulseCounts[i]; } threshold /= DHT_PULSES - 1; /* * Interpret each high pulse as a 0 or 1 by comparing it to the 50us reference. * If the count is less than 50us it must be a ~28us 0 pulse, and if it's higher * then it must be a ~70us 1 pulse. */ uint8_t data[5] = { 0 }; for (int i = 3; i < DHT_PULSES * 2; i += 2) { int index = (i - 3) / 16; data[index] <<= 1; if (pulseCounts[i] >= threshold) { /* * One bit for long pulse. */ data[index] |= 1; } /* * Else zero bit for short pulse. */ } /* * Verify checksum of received data. */ if (data[4] == ((data[0] + data[1] + data[2] + data[3]) & 0xFF)) { if (sensor == DHT11) { /* * Get humidity and temp for DHT11 sensor. */ *humidity = (float) data[0]; if (data[1] > 0) { if (data[1] <= 9) { *humidity += data[1] / 10.0; } else { *humidity += data[1] / 100.0; } } *temperature = (float) data[2]; if (data[3] > 0) { if (data[3] <= 9) { *temperature += data[3] / 10.0; } else { *temperature += data[3] / 100.0; } } } else if (sensor == DHT22) { /* * Calculate humidity and temp for DHT22 sensor. */ *humidity = (data[0] * 256 + data[1]) / 10.0f; *temperature = ((data[2] & 0x7F) * 256 + data[3]) / 10.0f; if (data[2] & 0x80) { *temperature *= -1.0f; } } return DHT_SUCCESS; } else { return DHT_ERROR_CHECKSUM; } } int DHTxx::getPin() const { return pin; } void DHTxx::setPin(int pin) { this->pin = pin; } int DHTxx::getSensor() const { return sensor; } void DHTxx::setSensor(int sensor) { this->sensor = sensor; } void DHTxx::busyWaitMilliseconds(uint32_t millis) { /* * Set delay time period. */ struct timeval deltatime; deltatime.tv_sec = millis / 1000; deltatime.tv_usec = (millis % 1000) * 1000; struct timeval walltime; /* * Get current time and add delay to find end time. */ gettimeofday(&walltime, NULL); struct timeval endtime; timeradd(&walltime, &deltatime, &endtime); /* * Tight loop to waste time (and CPU) until enough time as elapsed. */ while (timercmp(&walltime, &endtime, <)) { gettimeofday(&walltime, NULL); } } void DHTxx::sleepMilliseconds(uint32_t millis) { struct timespec sleep; sleep.tv_sec = millis / 1000; sleep.tv_nsec = (millis % 1000) * 1000000L; while (clock_nanosleep(CLOCK_MONOTONIC, 0, &sleep, &sleep) && errno == EINTR) ; } void DHTxx::setMaxPriority(void) { struct sched_param sched; memset(&sched, 0, sizeof(sched)); /* * Use FIFO scheduler with highest priority for the lowest chance of the kernel context switching. */ sched.sched_priority = sched_get_priority_max(SCHED_FIFO); sched_setscheduler(0, SCHED_FIFO, &sched); } void DHTxx::setDefaultPriority(void) { struct sched_param sched; memset(&sched, 0, sizeof(sched)); /* * Go back to default scheduler with default 0 priority. */ sched.sched_priority = 0; sched_setscheduler(0, SCHED_OTHER, &sched); } |
Подключение DHT11 к Orange Pi One
Чтобы проверить работоспособность приведённого выше года, я подключил DHT11 к Orange Pi PC, скомпилировал и запустил ниже приведённый пример. На схеме Orange Pi One, потому что не нашёл компонент Orange Pi PC в fritzing.
Схема подключения DHT11 к Orange Pi One
Лучше использовать подтягивающий резистор на 10 кОм, при подключении резистора номинала 4.7 к — датчик не заработал.
Пример программы на C/C++
main.cpp
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 |
#include <iostream> #include <unistd.h> #include "DHTxx.h" using namespace std; int main() { float humidity; float temperature; int pin = 7; DHTxx dht11(pin, DHT11); if (dht11.init() == DHT_SUCCESS) { for (int i = 0; i < 10; ++i) { int result = dht11.read(&humidity, &temperature); switch (result) { case DHT_ERROR_TIMEOUT: cout << "DHT_ERROR_TIMEOUT" << endl; break; case DHT_ERROR_CHECKSUM: cout << "DHT_ERROR_CHECKSUM" << endl; break; case DHT_ERROR_ARGUMENT: cout << "DHT_ERROR_ARGUMENT" << endl; break; case DHT_ERROR_GPIO: cout << "DHT_ERROR_GPIO" << endl; break; case DHT_SUCCESS: cout << "humidity = " << humidity << " %" << endl; cout << "temperature = " << temperature << " °C" << endl; break; default: break; } sleep(3); } } return 0; } |
Принцип работы примера
- Включаем файл
DHTxx.h
1#include "DHTxx.h" - Объявляем переменные
humidityиtemperatureдля сохранения данных температуры и относительной влажности
12float humidity;float temperature; - Создаём объект класса
DHTxx. Первый параметр — это WiringPi пин, а второй — тип датчика
1DHTxx dht11(pin, DHT11); - Инициализируем датчик и продолжаем читать данные, если возвращаемый результат метода
init()равенDHT_SUCCESS
1if (dht11.init() == DHT_SUCCESS) {/*...*/} - Создаём цикл и читаем данные при помощи метода
int result = dht11.read(&humidity, &temperature);. Если возвращаемый результат методаread()в переменнуюresultравенDHT_SUCCESS, тогда выводим температуру и влажность на экран. А если во время чтения возникла какая-то ошибка, тогда выводим на экран код ошибки.
123456789101112131415161718192021222324for (int i = 0; i < 10; ++i) {int result = dht11.read(&humidity, &temperature);switch (result) {case DHT_ERROR_TIMEOUT:cout << "DHT_ERROR_TIMEOUT" << endl;break;case DHT_ERROR_CHECKSUM:cout << "DHT_ERROR_CHECKSUM" << endl;break;case DHT_ERROR_ARGUMENT:cout << "DHT_ERROR_ARGUMENT" << endl;break;case DHT_ERROR_GPIO:cout << "DHT_ERROR_GPIO" << endl;break;case DHT_SUCCESS:cout << "humidity = " << humidity << " %" << endl;cout << "temperature = " << temperature << " °C" << endl;break;default:break;}sleep(3);} - Минимальный интервал очередного чтения около двух секунд, я поставил 3.
1sleep(3);
Результат
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 |
humidity = 53 % temperature = 29.1 °C DHT_ERROR_CHECKSUM humidity = 53 % temperature = 29 °C humidity = 53 % temperature = 29 °C humidity = 53 % temperature = 29 °C humidity = 53 % temperature = 29 °C humidity = 53 % temperature = 29 °C humidity = 53 % temperature = 29 °C humidity = 53 % temperature = 29 °C humidity = 52 % temperature = 28.9 °C |
Подключение DHT22 к Orange Pi One
Всё вышесказанное про DHT11 подойдёт и для DHT22. Единственное отличие только в том, что, при инициализации объекта класса DHTxx, второй параметр — это DHT22.
|
1 |
DHTxx dht22(pin, DHT22); |
Схема подключения DHT22 к Orange Pi One
Пример программы на C/C++
main.cpp
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 |
#include <iostream> #include <unistd.h> #include "DHTxx.h" using namespace std; int main() { float humidity; float temperature; int pin = 7; DHTxx dht22(pin, DHT22); if (dht22.init() == 0) { for (int i = 0; i < 10; ++i) { int result = dht22.read(&humidity, &temperature); switch (result) { case DHT_ERROR_TIMEOUT: cout << "DHT_ERROR_TIMEOUT" << endl; break; case DHT_ERROR_CHECKSUM: cout << "DHT_ERROR_CHECKSUM" << endl; break; case DHT_ERROR_ARGUMENT: cout << "DHT_ERROR_ARGUMENT" << endl; break; case DHT_ERROR_GPIO: cout << "DHT_ERROR_GPIO" << endl; break; case DHT_SUCCESS: cout << "humidity = " << humidity << " %" << endl; cout << "temperature = " << temperature << " °C" << endl; break; default: break; } sleep(3); } } return 0; } |
Результат
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 |
humidity = 49 % temperature = 28.8 °C humidity = 49.1 % temperature = 28.8 °C humidity = 49.1 % temperature = 28.8 °C humidity = 49.1 % temperature = 28.8 °C humidity = 49.1 % temperature = 28.8 °C humidity = 49 % temperature = 28.8 °C humidity = 49 % temperature = 28.8 °C humidity = 49 % temperature = 28.8 °C humidity = 49 % temperature = 28.8 °C DHT_ERROR_TIMEOUT |
Библиотека Java
С помощью инструмента Pi4J я перевёл C/C++ код на Java. Проблема Джавы в том, что при чтении данных с датчика очень часто возникают ошибки. Проблема может быть решена двумя костылями: первое — это использовать нативные методы и вызывать C/C++ функции с помощью JNI, что является более правильным решением; второе и самое простое — это запросить данные с датчика пока не получим правильный результат.
Если ещё не установили Pi4J на вашу плату перейдите на страницу Установка Pi4J на Raspberry Pi и Orange Pi, Banana Pi.
DhtData.java
Класс DhtData содержит информацию о влажности и температуре.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 |
package ru.micropi.pi4j.dhtxx; public class DhtData { private double temperature; private double humidity; public DhtData() { super(); } public DhtData(double temperature, double humidity) { super(); this.temperature = temperature; this.humidity = humidity; } public double getTemperature() { return temperature; } public void setTemperature(double temperature) { this.temperature = temperature; } public double getHumidity() { return humidity; } public void setHumidity(double humidity) { this.humidity = humidity; } @Override public String toString() { return "Temperature: " + temperature + "°C\nHumidity: " + humidity + "%"; } } |
DHTxx.java
Интерфейс DHTxx — это абстракция устройств DHT. Он позволяет инициализировать GPIO/WiringPi и читать данные с DHT11/DHT22.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
package ru.micropi.pi4j.dhtxx; import com.pi4j.io.gpio.Pin; public interface DHTxx { public void init() throws Exception; public Pin getPin(); public void setPin(Pin pin); public DhtData getData() throws Exception; } |
init()
Метод инициализирует GPIO/WiringPi, выбрасывает исключение, если это не удалось сделать.
|
1 |
public void init() throws Exception; |
getData()
Метод считывает и проверяет данные с датчика, а после возвращает эти данные в виде объекта класса DhtData. В случае ошибки выбрасывает исключение.
|
1 |
public DhtData getData() throws Exception; |
DHTxxBase.java
В абстрактном классе DHTxxBase реализованы методы: getPin(), setPin() и init(). Также добавлен метод getRawData(), именно здесь происходит чтение и преобразование данных с датчиков DHT11/DHT22. Эти методы являются общими для обоих датчиков.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 |
package ru.micropi.pi4j.dhtxx; import com.pi4j.io.gpio.Pin; import com.pi4j.wiringpi.Gpio; public abstract class DHTxxBase implements DHTxx { private static final int DHT_MAXCOUNT = 32000; private static final int DHT_PULSES = 41; private Pin pin; public DHTxxBase(Pin pin) { this.pin = pin; } public Pin getPin() { return pin; } public void setPin(Pin pin) { this.pin = pin; } @Override public void init() throws Exception { /* * Initialize GPIO library. */ if (Gpio.wiringPiSetup() == -1) { throw new Exception("DHT_ERROR_GPIO"); } } protected int[] getRawData() throws Exception { /* * Store the count that each DHT bit pulse is low and high. Make sure array * is initialized to start at zero. */ int pulseCounts[] = new int[DHT_PULSES * 2]; /* * Set pin to output. */ Gpio.pinMode(pin.getAddress(), Gpio.OUTPUT); /* * Bump up process priority and change scheduler to try to try to make * process more 'real time'. */ Thread.currentThread().setPriority(Thread.MAX_PRIORITY); /* * Set pin high for ~500 milliseconds. */ Gpio.digitalWrite(pin.getAddress(), Gpio.HIGH); Gpio.delay(500); /* * The next calls are timing critical and care should be taken to ensure no * unnecessary work is done below. */ /* * Set pin low for ~20 milliseconds. */ Gpio.digitalWrite(pin.getAddress(), Gpio.LOW); Gpio.delay(20); /* * Set pin at input. */ Gpio.pinMode(pin.getAddress(), Gpio.INPUT); /* * Need a very short delay before reading pins or else value is sometimes * still low. */ /* * for (int i = 0; i < 50; ++i) {} */ /* * Wait for DHT to pull pin low. */ long count = 0; while (Gpio.digitalRead(pin.getAddress()) == 1) { if (++count >= DHT_MAXCOUNT) { /* * Timeout waiting for response. */ Thread.currentThread().setPriority(Thread.NORM_PRIORITY); throw new Exception("DHT_ERROR_TIMEOUT"); } } // Record pulse widths for the expected result bits. for (int i = 0; i < DHT_PULSES * 2; i += 2) { /* * Count how long pin is low and store in pulseCounts[i] */ while (Gpio.digitalRead(pin.getAddress()) == 0) { if (++pulseCounts[i] >= DHT_MAXCOUNT) { /* * Timeout waiting for response. */ Thread.currentThread().setPriority(Thread.NORM_PRIORITY); throw new Exception("DHT_ERROR_TIMEOUT: " + pulseCounts[i] + " pulses, " + i); } } /* * Count how long pin is high and store in pulseCounts[i+1] */ while (Gpio.digitalRead(pin.getAddress()) == 1) { if (++pulseCounts[i + 1] >= DHT_MAXCOUNT) { /* * Timeout waiting for response. */ Thread.currentThread().setPriority(Thread.NORM_PRIORITY); throw new Exception("DHT_ERROR_TIMEOUT: " + pulseCounts[i + 1] + " pulses, " + i); } } } /* * Done with timing critical code, now interpret the results. */ /* * Drop back to normal priority. */ Thread.currentThread().setPriority(Thread.NORM_PRIORITY); /* * Compute the average low pulse width to use as a 50 microsecond reference * threshold. Ignore the first two readings because they are a constant 80 * microsecond pulse. */ long threshold = 0; for (int i = 2; i < DHT_PULSES * 2; i += 2) { threshold += pulseCounts[i]; } threshold /= DHT_PULSES - 1; /* * Interpret each high pulse as a 0 or 1 by comparing it to the 50us * reference. If the count is less than 50us it must be a ~28us 0 pulse, and * if it's higher then it must be a ~70us 1 pulse. */ int data[] = new int[5]; for (int i = 3; i < DHT_PULSES * 2; i += 2) { int index = (i - 3) / 16; data[index] <<= 1; if (pulseCounts[i] >= threshold) { /* * One bit for long pulse. */ data[index] |= 1; } /* * Else zero bit for short pulse. */ } return data; } } |
DHTxxBase(Pin)
Конструктор класса DHTxxBase, как параметр получает номер пина по WiringPi, к которому подключён DHT датчик.
|
1 |
public DHTxxBase(Pin pin) |
getRawData()
Метод считывает и преобразовывает данные с датчиков DHT11/DHT22. Возвращает массив из 5 байт, содержащий сведения о влажности, температуре и контрольной сумме. Выбрасывает исключение, если во время чтения возникла ошибка.
|
1 |
protected int[] getRawData() throws Exception |
DHT11.java
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 |
package ru.micropi.pi4j.dhtxx; import com.pi4j.io.gpio.Pin; import com.pi4j.wiringpi.Gpio; public class DHT11 extends DHTxxBase { private static final int DHT_WAIT_INTERVAL = 2000; public DHT11(Pin pin) { super(pin); } @Override public DhtData getData() throws Exception { int atempts = 0; while (true) { try { int[] data = getRawData(); /* * Verify checksum of received data. */ if (data[4] != ((data[0] + data[1] + data[2] + data[3]) & 0xFF)) { throw new Exception("DHT_ERROR_CHECKSUM"); } /* * Get humidity and temp for DHT11 sensor. */ double humidity = data[0]; if (data[1] > 0) { if (data[1] <= 9) { humidity += data[1] / 10.0; } else { humidity += data[1] / 100.0; } } double temperature = data[2]; if (data[3] > 0) { if (data[3] <= 9) { temperature += data[3] / 10.0; } else { temperature += data[3] / 100.0; } } return new DhtData(temperature, humidity); } catch (Exception e) { atempts++; if (atempts <= 3) { Gpio.delay(DHT_WAIT_INTERVAL); continue; } throw new Exception("Atempts " + atempts, e); } } } @Override public String toString() { return "DHT11, pin: " + getPin(); } } |
DHT22.java
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 |
package ru.micropi.pi4j.dhtxx; import com.pi4j.io.gpio.Pin; import com.pi4j.wiringpi.Gpio; public class DHT22 extends DHTxxBase { private static final int DHT_WAIT_INTERVAL = 2000; public DHT22(Pin pin) { super(pin); } @Override public DhtData getData() throws Exception { int atempts = 0; while (true) { try { int[] data = getRawData(); /* * Verify checksum of received data. */ if (data[4] != ((data[0] + data[1] + data[2] + data[3]) & 0xFF)) { throw new Exception("DHT_ERROR_CHECKSUM"); } /* * Calculate humidity and temp for DHT22 sensor. */ double humidity = (data[0] * 256 + data[1]) / 10.0; double temperature = ((data[2] & 0x7F) * 256 + data[3]) / 10.0; if ((data[2] & 0x80) != 0) { temperature *= -1.0f; } return new DhtData(temperature, humidity); } catch (Exception e) { atempts++; if (atempts <= 3) { Gpio.delay(DHT_WAIT_INTERVAL); continue; } throw new Exception("Atempts " + atempts, e); } } } @Override public String toString() { return "DHT22, pin: " + getPin(); } } |
Классы DHT11 и DHT22 расширяют класс DHTxxBase, переопределён конструктор класса и реализован метод getData().
getData()
Метод getData() классов DHT11 и DHT22 почти одинаковые, отличаются лишь тем, как преобразовываются данные в градусах цельсия и процентах. Полученные данные возвращаются в виде объекта класс DhtData.
|
1 |
public DhtData getData() throws Exception {} |
Из-за того, что очень часто при чтении возникают ошибки, функция пытается считывать данные из датчика до первой удачной попытки. Количество попыток ограничено 3.
|
1 2 3 4 |
if (atempts <= 3) { Gpio.delay(DHT_WAIT_INTERVAL); continue; } |
Если не удалось получить результат, тогда выбрасывается исключение.
Проблема в том, Raspberry Pi/Orange Pi не работают в режиме реального времени, то есть, программные задержки не всегда точны и это приводит к ошибкам при считывании данных.
Работа с DHT11 из Java
Ниже приведён пример программы, которая 10 запрашивает данные с интервалом в 2 секунд и выводит результат в терминале. Для DHT11 нужно создать экземпляр класса DHT11.
|
1 |
DHTxx dht11 = new DHT11(OrangePiPin.GPIO_07); |
Схема подключения DHT11 к Orange Pi One
Пример программы на Java, DHT11Test.java
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 |
package ru.micropi.pi4j.dhtxx.tests; import ru.micropi.pi4j.dhtxx.DHT11; import ru.micropi.pi4j.dhtxx.DHTxx; import com.pi4j.io.gpio.OrangePiPin; public class DHT11Test { private static final int DHT_WAIT_INTERVAL = 2000; public static void main(String[] args) { DHTxx dht11 = new DHT11(OrangePiPin.GPIO_07); System.out.println(dht11); try { dht11.init(); for (int i = 0; i < 10; i++) { try { System.out.println(dht11.getData()); Thread.sleep(DHT_WAIT_INTERVAL); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } } catch (Exception e1) { e1.printStackTrace(); } } } |
Результат
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 |
DHT11, pin: GPIO 7 Temperature: 28.6°C Humidity: 54.0% Temperature: 28.6°C Humidity: 53.0% Temperature: 28.6°C Humidity: 53.0% Temperature: 28.6°C Humidity: 52.0% Temperature: 28.6°C Humidity: 52.0% Temperature: 28.6°C Humidity: 52.0% Temperature: 28.6°C Humidity: 52.0% Temperature: 28.6°C Humidity: 52.0% Temperature: 28.6°C Humidity: 51.0% Temperature: 28.6°C Humidity: 51.0% |
Работа с DHT22 из Java
Для работы с DHT22 создаём экземпляр класса DHT22, в остальном всё то же самое как и с DHT11.
|
1 |
DHTxx dht22 = new DHT22(OrangePiPin.GPIO_07); |
Схема подключения DHT22 к Orange Pi One
Пример программы на Java, DHT22Test.java
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 |
package ru.micropi.pi4j.dhtxx.tests; import ru.micropi.pi4j.dhtxx.DHT22; import ru.micropi.pi4j.dhtxx.DHTxx; import com.pi4j.io.gpio.OrangePiPin; public class DHT22Test { private static final int DHT_WAIT_INTERVAL = 2000; public static void main(String[] args) { DHTxx dht22 = new DHT22(OrangePiPin.GPIO_07); System.out.println(dht22); try { dht22.init(); for (int i = 0; i < 10; i++) { try { System.out.println(dht22.getData()); Thread.sleep(DHT_WAIT_INTERVAL); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } } catch (Exception e1) { e1.printStackTrace(); } } } |
Результат
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 |
DHT22, pin: GPIO 7 Temperature: 28.3°C Humidity: 48.7% Temperature: 28.3°C Humidity: 48.6% Temperature: 28.3°C Humidity: 48.9% Temperature: 28.3°C Humidity: 48.5% Temperature: 28.3°C Humidity: 48.5% Temperature: 28.3°C Humidity: 48.5% Temperature: 28.2°C Humidity: 48.4% Temperature: 28.3°C Humidity: 48.5% Temperature: 28.2°C Humidity: 48.4% Temperature: 28.3°C Humidity: 48.5% |
Проекты Eclipse
DHT11 — Eclipse C++
DHTxx — Eclipse Java
Материалы
Adafruit Python DHT Sensor Library
Датчики температуры и влажности DHT11 и DHT22
Проект OpenNet: MAN sched_setscheduler (2) Системные вызовы (FreeBSD и Linux)
Отличная статья!Жаль нет пошаговой инструкции для чайников.Будем разбираться 🙂
Благодарю, а если возникают вопросы, то можете их задавать, для этого и есть комментарии. Я всегда стараюсь держать баланс, если написать в деталях — возьмёт слишком много времени, а на оборот — многие не поймут.
Здравствуйте, спасибо за ваше руководство. Когда я запускаю программу, время от времени я получаю следующую ошибку. Мой метод использует аннотацию @Scheduled (fixedRate = 10000). Как ее решить?
java.lang.Exception: Atempts 4
Caused by: java.lang.Exception: DHT_ERROR_TIMEOUT: 32000 pulses, 70
at ru.micropi.pi4j.dhtxx.DHTxxBase.getRawData(DHTxxBase.java:119)
at ru.micropi.pi4j.dhtxx.DHT22.getData(DHT22.java:19)
Здравствуйте,
проблема в том, что это «нормальная» ошибка, а всё дело в ОС Linux, ибо нельзя просто так взять и остановить работу системы и дать выполняться только приложению.
Чтобы уменьшить количество ошибок, я установил максимальный приоритет во время чтения данных с датчика:
Вы только можете увеличить количество повторений в методе
я поставил 3 раза:
но вы можете установить, к примеру, 10. Таким образом ошибка должна появляться реже.