BeagleBone Black 用 DHT22 测量温湿度

BeagleBone Black 安装 OpenWrt 后还可以把空闲的 DHT22 也利用上，即当软路由又当温湿度计。

DHT22 Datasheet

器件采用简化的单总线通信。单总线即只有一根数据线，系统中的数据交换、控制均由数据线完成。

步骤一:

AM2302 上电后( AM2302 上电后要等待 2S 以越过不稳定状态，在此期间读取设备不能发送 任何指令)，测试环境温湿度数据，并记录数据，此后传感器自动转入休眠状态。AM2302 的 SDA 数据线由上拉电阻拉高一直保持高电平，此时 AM2302 的 SDA 引脚处于输入状态，时刻检测外部信号。

步骤二:

微处理器的 I/O 设置为输出， 同时输出低电平，且低电平保持时间不能小于 800us，典型值是拉低 1MS，然后微处理器的 I/O 设置为输入状态，释放总线，由于上拉电阻，微处理器的 I/O 即 AM2302 的 SDA 数据线也随之变高，等主机释放总线后，AM2302 发送响应信号，即输出 80 微秒的低电平作为应答信号，紧接着输出 80 微秒的高电平通知外设准备接收数据。

步骤三:

AM2302 发送完响应后，随后由数据总线 SDA 连续串行输出 40 位数据，微处理器根据 I/O 电 平的变化接收 40 位数据。

位数据“0”的格式为: 50 微秒的低电平加 26-28 微秒的高电平;

位数据“1”的格式为: 50 微秒的低电平加 70 微秒的高电平;

树莓派上使用 DHT22 比较简单，网上帖子一搜就有，我也做了个：dht22

但在安装 Openwrt 系统的 BBB 上使用 DHT22 就费了劲了，主要原因是：BBB 的 OpenWrt 装不上现成的 python 库，具体原因也没找到，可能是 gcc（7.4.0） 跟 python 版本没对上。最后，无奈只能尝试用现有 python 库底层用的 c 代码交叉编译后在放到 BBB 上运行。

1. 已有 python 库

如果不是 Openwrt 系统，可以先尝试使用两个现有库：

• Adafruit_Python_DHT，这个库已经不再维护了，但库本身还是好用的。
• Adafruit_CircuitPython_DHT，这个库是目前一个比较活跃的社区在做的，它需要安装一些依赖库，具体安装和使用：Installing CircuitPython Libraries on Raspberry Pi or BeagleBone Black

2. 交叉编译

因为 Adafruit_Python_DHT 库读 DHT22 数据的核心操作是在底层 c 语言的代码里，所以在现有 python 库安装不上的情况下，可以通过交叉编译在本地机器上生成可执行的二进制文件，再丢到 BBB 上执行。具体步骤：

1. 添加 DEVMEM 到 kernel

   Adafruit_Python_DHT 的底层 c 语言需要用到 /dev/mem，因此编译 OpenWrt 时需要增加 DEVMEM。

   CONFIG_KERNEL_DEVMEM=y
   

2. 生成交叉编译工具

   在编译 OpenWrt make menuconfig 时，做如下勾选：

   

   或者在 .config 文件中添加：

   CONFIG_MAKE_TOOLCHAIN=y
   

   这样编译出来的 OpenWrt 包里就有 toolchain 了。

3. 安装交叉编译工具

   把 toolchain 包解压到某个路径并添加环境变量就可以了。

   tar -xjvf openwrt-toolchain-omap_gcc-8.4.0_musl_eabi.Linux-x86_64.tar.bz2 -C ~/bin/
   export PATH=~/bin/openwrt-toolchain-omap_gcc-8.4.0_musl_eabi.Linux-x86_64/toolchain-arm_cortex-a8+vfpv3_gcc-8.4.0_musl_eabi/bin:$PATH
   export STAGING_DIR=~/bin/openwrt-toolchain-omap_gcc-8.4.0_musl_eabi.Linux-x86_64/toolchain-arm_cortex-a8+vfpv3_gcc-8.4.0_musl_eabi/bin:$STAGING_DIR
   

4. 测试工具

   确保以下命令能正确输出 gcc 版本 8.4.0

   arm-openwrt-linux-gcc -v
   

   再本地交叉编译个 hellworld 丢到 BBB 上执行，用 arm-openwrt-linux-gcc helloworld.c -o helloworld 编译以下 c 代码，生成 helloworld。

   #include <stdio.h>
      
   int main(void) {
       printf("Hello World!\n");
       return 0;
   }
   

   scp 到 BBB 上，再 ssh 登陆 BBB 执行：xxx/xxx/helloworld 看结果。

3. 调整代码

交叉编译工具搞定之后就是简单调整下 Adafruit_Python_DHT 库里的 c 代码。目录结构：

|-- lib
|   |-- bbb_dht_read.c
|   |-- bbb_dht_read.h
|   |-- bbb_mmio.c
|   |-- bbb_mmio.h
|   |-- common_dht_read.c
|   `-- common_dht_read.h
`-- main.c

lib 目录下的都是从 Adafruit_Python_DHT 里 copy 出来的，只需要改个头文件路径。

main.c 内容：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

#include "lib/bbb_dht_read.h"

int main(void) {
    int sensor = 22;
    int base = 1, number = 28;
    float humidity = 0, temperature = 0;
    char hum[10], temp[10];

    int result = bbb_dht_read(sensor, base, number, &humidity, &temperature);

    memset(hum, 0, sizeof(hum));
    memset(temp, 0, sizeof(temp));
    sprintf(hum, "%.2f", humidity);
    sprintf(temp, "%.2f", temperature);
    printf("[%s, %s]\n", hum, temp);
    
    return result;
}

编译命令：arm-openwrt-linux-gcc main.c lib/* -o dht22

执行结果：[99.90, 14.20]

4. Web

有了温湿度计的可执行程序，再用 go 仿照 dht22 做个 web server，让 bbb 启动后就可以提供显示温湿度的 web 服务。

代码：dht22-bbb，目前 dht22 数据脚接的是固定的 P9_12（GPIO_60）口，见下图。

进入目录，输入命令编译：CGO_ENABLED=1 GOOS=linux GOARCH=arm CC=arm-openwrt-linux-gcc go build -o dht22 main.go，其中 CC 就是交叉编译的 gcc 工具。

把编译好的 dht22 可执行文件以及 static 文件夹拷备到 bbb 上，输入命令启动：./dht22 -root=/static 文件路径/ -port=xxxx，-root 参数用来指定 static 文件夹的路径，-port 参数用来指定 web server 端口（默认值是 8081）。

开机启动：编辑 /etc/rc.local 文件，在 exit 0 之前加入 dht22 的启动命令即可。

go 调用 c

两篇官方文档：C? Go? Cgo!、cgo

一篇中文博客：Go调用C程序及arm平台交叉编译