无线收发模块——NRF24L01-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了无线收发模块——NRF24L01。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

1、什么是nRF24L01

nRF24L01是由NORDIC生产的工作在2.4GHz~2.5GHz的ISM 频段的单片无线收发器芯片。有着极低的电流消耗。

nRF24L01与5V单片机的连接通过SPI接口进行通讯，输出功率频道选择和协议的设置可以通过SPI 接口进行设置，几乎可以连接到各种单片机芯片，并完成无线数据传送工作。

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2、接口电路

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引脚说明

通过以下六个引脚，便可实现模块的所有功能：
（1）MOSI：主器件数据输出，从器件数据输入
（2）MISO：主器件数据输入，从器件数据输出
（3）SCLK：时钟信号，由主器件产生
（4） CSN ：从器件使能信号（片选线）
（5）CE：芯片使能，使能器件的发送模式或者接收模式。高电平有效，在发送和接收过程中都要将这个引脚拉高，
（6）IRQ：中断信号线，中断输出。低电平有效，中断时变为低电平，在以下三种情况变低：Tx FIFO 发完并且收到ACK（使能ACK情况下）、Rx FIFO收到数据、达到最大重发次数。
（7）VCC：电压范围1.9V~3.6V，超过3.6V将会烧毁模块。一般电压3.3V左右。除电源VCC和接地端，其余脚都可以直接和普通的5V单片机IO口直接相连，无需电平转换。

通过 SPI 接口，可激活在数据寄存器 FIFO 中的数据，或者通过 SPI 命令访问寄存器。
在待机或掉电模式下，单片机通过 SPI 接口配置模块；
在发射或接收模式下，单片机通过 SPI 接口接收或发射数据。

3、工作模式：

工作模式由 CE 和 PWR_UP （CONFIG寄存器第1位）、 PRIM_RX（CONFIG寄存器第0位）两寄存器共同操纵：
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也可以理解为NRF2401有工作模式有四种：
收发模式，配置模式，空闲模式，关机模式

收发模式（三种）
Enhanced ShockBurstTM收发模式
ShockBurstTM收发模式
直接收发模式
（只有Enhanced ShockBurstTM收发模式支持自动ACK和自动重发）

Enhanced ShockBurstTM收发模式（常用）
NRF24L01自动处理字头和CRC校验码。在接收数据时，自动把字头和CRC校验码移去。在发送数据时，自动加上字头和CRC校验码。
ShockBurstTM收发模式
发送方要求终端设备在接收到数据后有应答信号，以便发送方检测有无数据丢失，一旦丢失则重发数据。
直接收发模式
和传统的射频器件一样。数据必须是在传输频率为1Mbps、250kbps 或者低频状态进行设定，以保证接收机能探测到信号。

在接收模式下，最多可以接收6路不同的数据。每一个数据通道使用不同的地址，但是共用相同的频道。也就是说6 个不同的NRF24L01设置为发送模式后可以与同一个设置为接收模式的NRF24L01 进行通讯，而设置为接收模式的NRF24L01可以对这6个发射端进行识别。

数据通道0是唯一的一个可以配置为40位自身地址的数据通道；而数据通道1~5 都为8位自身地址和32位公用地址(由通道1设置)。所有的数据通道都可以设置为Enhanced ShockBurst 模式。

在接收端，确认收到数据后记录地址，并以此地址为目标地址发送应答信号。在发送端，通道0被用作接收应答信号，因此通道0的接收地址要与发送地址端地址相等，以确保接收到正确的应答信号。

配置模式 15 字节的配置字会在配置模式时下载到nRF2401 中，CE为0才能配置。
空闲模式（睡眠/待机模式）：用来减小平均电流的损耗，在该模式下，晶体振荡器处于部分工作状态，电流损耗由晶体振荡器频率决定。在待机模式期间，寄存器配置字内容保持不变。
掉电模式：nRF20L01 各功能关闭，保持电流消耗最小。该模式下，nRF24L01 停止工作，当设备达不到最小的电流损耗或最大电量枯竭时，设备就会进入掉电模式。

4、发送

Enhanced ShockBurstTM发送流程
1．把地址和要发送的数据按时序送入NRF24L01；
2．配置CONFIG寄存器,使之进入发送模式；
3．微控制器把CE置高（至少10us)，激发Enhanced ShockBurstTM发射;
4. 发射完成，NRF24L01进入空闲状态。

初始化NRF24L01到TX模式
1） CE置低
2）写Tx节点的地址
3）写Rx节点的地址，使能自动应答
4）使能通道x的自动应答
5）使能通道x的接收地址
6）设置自动重发间隔时间和最大自动重发次数
7）设置RF通道
8）配置TX发射参数（低噪放大器增益、发射功率、无线速率)
9）配置基本工作模式的参数
10）CE拉高，进入发送模式，注意CE要拉高一段时间才进入发送模式

/**
  * @brief  配置发送模式
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void NRF_TX_Mode(void)
{  
	NRF_CE_LOW();		

   SPI_NRF_WriteBuf(NRF_WRITE_REG+TX_ADDR,TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH);    //写TX节点地址 

   SPI_NRF_WriteBuf(NRF_WRITE_REG+RX_ADDR_P0,RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH); //设置RX节点地址,主要为了使能ACK   

   SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+EN_AA,0x01);     //使能通道0的自动应答    

   SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+EN_RXADDR,0x01); //使能通道0的接收地址  

   SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+SETUP_RETR,0x1a);//设置自动重发间隔时间:500us + 86us;最大自动重发次数:10次

   SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+RF_CH,CHANAL);       //设置RF通道为CHANAL

   SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+RF_SETUP,0x07);  //设置TX发射参数,0db增益,2Mbps,低噪声增益开启   
	
   SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+CONFIG,0x0e);    //配置基本工作模式的参数;PWR_UP,EN_CRC,16BIT_CRC,发射模式,开启所有中断

/*CE拉高，进入发送模式*/	
  NRF_CE_HIGH();
    Delay(0xffff); //CE要拉高一段时间才进入发送模式
}

5、接收

Enhanced ShockBurstTM接收流程
1．配置接收地址和要接收的数据包大小;
2．配置CONFIG寄存器，使之进入接收模式，把CE置高；
3. 130us后,NRF24LO1进入监视状态，等待数据包的到来；
4．当接收到正确的数据包(正确的地址和CRC校验码)，NRF2401自动把字头、地址和CRC校验位移去；
5.NRF24LO1通过把STATUS寄存器的RX_DR置位(STATUS一般引起微控制器中断)通知微控制器；
6．微控制器把数据从FIFO读出(0X61指令)；
7．所有数据读取完毕后，可以清除STATUS寄存器。进入四种主要的模式之—。

初始化NRF24L01到RX模式
1） CE置低
2）写RX节点地址
3）使能通道x的自动应答
4）使能通道0的接收地址
5）设置RF通信频率
6）选择通道x的有效数据宽度
7）设置TX发射参数
8）配置基本工作模式的参数
9）CE拉高，进入接收模式

/**
  * @brief  配置并进入接收模式
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void NRF_RX_Mode(void)

{
	NRF_CE_LOW();	

   SPI_NRF_WriteBuf(NRF_WRITE_REG+RX_ADDR_P0,RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH);//写RX节点地址

   SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+EN_AA,0x01);    //使能通道0的自动应答    

   SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+EN_RXADDR,0x01);//使能通道0的接收地址    

   SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+RF_CH,CHANAL);      //设置RF通信频率    

   SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+RX_PW_P0,RX_PLOAD_WIDTH);//选择通道0的有效数据宽度      

   SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+RF_SETUP,0x07); //设置TX发射参数,0db增益,2Mbps,低噪声增益开启   

   SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+CONFIG, 0x0f);  //配置基本工作模式的参数;PWR_UP,EN_CRC,16BIT_CRC,接收模式 

/*CE拉高，进入接收模式*/	
  NRF_CE_HIGH();

}

此外，还应有系统的初始化，主要有GPIO初始化，SPI初始化，NRF24L01中断初始化。
在GPIO初始化中，需要注意各引脚的工作模式：
SPI时钟，设置为复用推挽输出
SPI输出引脚（SOMI），设置为复用推挽输出
SPI输入引脚（SOMO），设置为悬浮输入
CS、CE引脚，使用软件控制，所以直接设置成推挽输出

SPI指令
所有的 SPI 指令均在当 CSN 由低到高开始跳变时执行；从 MOSI 写命令的同时， MISO实时返回 24L01 的状态值； SPI 指令由命令字节和数据字节两部分组成。
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