1. 项目背景与核心价值
在嵌入式Linux开发中，传感器驱动开发是最基础也最考验功底的环节之一。DHT11作为经典的温湿度传感器，虽然精度不高（湿度±5%RH，温度±2℃），但因其价格低廉、接口简单（单总线协议），常被用于智能家居、农业监测等场景的教学演示和原型开发。
我曾在多个物联网项目中集成过DHT11，发现市面上大多数教程只停留在应用层读取数据，对内核驱动的实现细节避而不谈。实际上，一个合格的驱动需要处理时序精度、错误重试、电源管理等工业级问题。本文将基于Linux 5.15内核，从寄存器操作到sysfs接口设计，完整还原一个生产可用的驱动实现过程。
2. 硬件原理与驱动框架选型
2.1 DHT11工作机制解析
DHT11采用单总线协议（1-Wire），其通信时序对延时精度要求严苛。传感器上电后需要至少1秒的稳定时间（datasheet第5页明确标注），之后MCU通过拉低总线18ms发起通信请求。传感器响应信号包含40bit数据（16bit湿度+16bit温度+8bit校验和），每个bit以50μs低电平起始，通过高电平持续时间（26-28μs表示0，70μs表示1）区分数值。
关键细节：实测发现DHT11对时序抖动极其敏感。在树莓派4B上，默认的CONFIG_HZ=250会导致jiffies精度不足（4ms），必须改用高精度定时器（hrtimer）。
2.2 Linux驱动类型选择
针对DHT11的特性，我们选择字符设备驱动框架而非IIO（Industrial I/O），原因有三：
- IIO框架更适合高精度ADC类传感器，DHT11的8bit分辨率过于简单
- 单总线协议需要精确控制GPIO方向（输入/输出切换），字符设备操作更灵活
- 直接通过sysfs暴露数据，符合嵌入式场景的简单管理需求
驱动核心结构体设计如下：
c复制struct dht11_dev {
struct device *dev;
struct gpio_desc *gpiod;
struct hrtimer timer;
struct mutex lock;
int values[5]; // 存储40bit原始数据
u64 timestamps[41]; // 记录每个边