工程师为你讲解，如何看懂时序图！ / 开普饭

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有很多传感器手册给了我们时序图，我们只要按照时序图操作就行了，还有一些是标准接口，例如SPI，IIC，UART，这些可以利用硬件提供的收发器通信，还有一些我们没有足够的接口，或者没有对应的接口与之通信，我们可以按照手册提供的时序图，利用IO来完成读写操作。完成的思路是模块化编程思想，将问题逐个分解。由大化小，实现小的功能。

比如常用的单线协议的温湿度传感器DHT21。

可以看到一共40BIT，并注意到是以8BIT为单位的，因此我们可以先规划成每次读取8BIT，读取5次，完成读取。

开始读取时候，假设传感器是空闲的，那么这个时候传感器就是在高电平，主控想要发起读取，要给传感器一个读取的信号，这个信号就是先拉低至少500us,然后拉高20到40us。

因此这个时候，主控的IO要处于输出状态，我们可以输出1，也可以输出0，先输出1，然后输出0，将0持续的事件大于500us,然后输出1
保持20us到40us。

为了靠谱，我这里拉低持续2ms,拉高持续30us，先设置IO的模式为输出模式。

Write_AM2301_PIN_Init();

拉低这个端口，即输出0

    RESET_AM2301_PIN();

保持2ms，这样就满足最少500us了。

HAL_Delay(2);

然后拉高它，输出1

    SET_AM2301_PIN();

保持30us

rt_hw_us_delay(30);

接下来传感器就该响应这个请求了，这个时候就要让主控读取信号的模式了

读取相应，因为接下来器件会主动拉低总线80us,然后再拉高80us.
我们先切换主控的这个IO到输入模式，进行读取。然后判断
器件准备好的这个拉低拉高信号。

第一步，切断刀输入模式，准备读取IO信号

    Read_AM2301_PIN_Init();    Sensor_AnswerFlag=0;

判断是否传感器拉低了总线，拉低表示传感器要发送准备好信号了

if(Read_AM2301_PIN()==GPIO_PIN_RESET) { Sensor_AnswerFlag=1; Sys_CNT=0;

等待准备好的拉低段80us结束，并计数，看看是否超时。

       while(Read_AM2301_PIN()==GPIO_PIN_RESET)        {            if(++Sys_CNT>3000)            {                Sensor_ErrorFlag=1;                return 0;            }        }        Sys_CNT=0;

如果准备拉低状态顺利结束，再看看准备信号的拉高状态是否OK

while(Read_AM2301_PIN()==GPIO_PIN_SET) { if(++Sys_CNT>3000) { Sensor_ErrorFlag=1; return 0; } }

一切OK的话，就该读取实际的传感器输出值了。这个时候要写入到存储传感器40BIT数值的变量里了
每次读取8BIT，一共5此，所以用个循环。方到准备好的变量数组里

        for(i=0;i<5;i++)        {            AM2301_Data<i> = Read_AM2301_Data();</i><i>        }</i>

接下来我们还要实现什么呢，当然是基本的读取8BIT的操作了。

根据这个时序图，可以看出来什么是1，什么是0.
我们看到总线在传输数据时候，拉低都是50us,只有拉高长短不同，长的表示1，短的表示0.
因此我们读取每一位时候，只要先判断是不是低电平或者高电平，就行了。
在低电平时候我们等待，当高电平到来我们判断是否大于28us,因为26us~28us表示0，70us标志1.
所以我们找一个介于28到70us之间的判断阈值。
比如我以30us作为阈值，当低电平结束后，我延时30us,如果是0，这个时候高电平肯定结束了，
如果是1，高电平还在持续。
因此我通过这个思路判断是0还是1.
因为我要读取是8BIT，因此我用循环8次的操作。

unsigned char Read_AM2301_Data(void){ unsigned char i,cnt,buffer,tmp;//要读取8次 for (i = 0; i < 8; i++) { cnt=0;//判断低电平是否结束 while(!Read_AM2301_PIN()) { if(++cnt>=3000) break; }//低电平结束后，进入高电平，开始计时30us rt_hw_us_delay(30); tmp=0;//如果此时还是高电平，那么肯定是大于28us,确定是1来了，赋值1 if(Read_AM2301_PIN()) tmp=1; cnt=0;//等待高电平结束，号进入下一位的读取 while(Read_AM2301_PIN()) { if(++cnt>=2000) break; }//移位写入刚刚得到的1个BIT buffer<<=1; buffer|=tmp; } return buffer;}

接下来实现什么呢？
实现读取IO状态和写高低电平。

unsigned char Read_AM2301_PIN(void){    return HAL_GPIO_ReadPin(AM2301_PORT, AM2301_PIN);}void SET_AM2301_PIN(void){    HAL_GPIO_WritePin(AM2301_PORT, AM2301_PIN,GPIO_PIN_SET);}void RESET_AM2301_PIN(void){    HAL_GPIO_WritePin(AM2301_PORT, AM2301_PIN,GPIO_PIN_RESET);}

这里我直接调用的HAL库函数，其实这么做是方便移植，如果你要去其他芯片下使用，你只需要实现这3个函数以及延时函数就行了。逻辑顺序无需修改。最后奉上源码

#include 'stm32f0xx_hal.h'

//读传感器端口位定义，可修改//*#define AM2301_PIN GPIO_PIN_10#define AM2301_PORT GPIOA#define AM2301_GPIO_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()#define AM2301_GPIO_CLK_DISABLE() __HAL_RCC_GPIOA_CLK_DISABLE()

unsigned char Sensor_AnswerFlag; //收到起始标志位unsigned char Sensor_ErrorFlag; //读取传感器错误标志unsigned int Sys_CNT;unsigned char AM2301_Data[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};

void Read_AM2301_PIN_Init(void){ AM2301_GPIO_CLK_ENABLE(); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; GPIO_InitStruct.Pin = AM2301_PIN; HAL_GPIO_Init(AM2301_PORT, &GPIO_InitStruct);}

void Write_AM2301_PIN_Init(void){ AM2301_GPIO_CLK_ENABLE(); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; GPIO_InitStruct.Pin = AM2301_PIN; HAL_GPIO_Init(AM2301_PORT, &GPIO_InitStruct);}

unsigned char Read_AM2301_PIN(void){ return HAL_GPIO_ReadPin(AM2301_PORT, AM2301_PIN);}

void SET_AM2301_PIN(void){ HAL_GPIO_WritePin(AM2301_PORT, AM2301_PIN,GPIO_PIN_SET);}

void RESET_AM2301_PIN(void){ HAL_GPIO_WritePin(AM2301_PORT, AM2301_PIN,GPIO_PIN_RESET);}

unsigned char Read_AM2301_Data(void){ unsigned char i,cnt,buffer,tmp; for (i = 0; i < 8; i++) { cnt=0; while(!Read_AM2301_PIN()) { if(++cnt>=3000) break; } rt_hw_us_delay(30); tmp=0; if(Read_AM2301_PIN()) tmp=1; cnt=0; while(Read_AM2301_PIN()) { if(++cnt>=2000) break; } buffer<<=1; buffer|=tmp; } return buffer;}

unsigned char Read_Sensor(void){ unsigned char i; Write_AM2301_PIN_Init(); RESET_AM2301_PIN();// rt_thread_mdelay(2); HAL_Delay(2); SET_AM2301_PIN(); rt_hw_us_delay(30); SET_AM2301_PIN();

Read_AM2301_PIN_Init(); Sensor_AnswerFlag=0; if(Read_AM2301_PIN()==GPIO_PIN_RESET) { Sensor_AnswerFlag=1; Sys_CNT=0; while(Read_AM2301_PIN()==GPIO_PIN_RESET) { if(++Sys_CNT>3000) { Sensor_ErrorFlag=1; return 0; } } Sys_CNT=0; while(Read_AM2301_PIN()==GPIO_PIN_SET) { if(++Sys_CNT>3000) { Sensor_ErrorFlag=1; return 0; } } for(i=0;i<5;i++) { AM2301_Data[i] = Read_AM2301_Data(); } } else { Sensor_AnswerFlag=0; } return 1;}

本文系21ic论坛网友gaoyang9992006原创

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