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nrf2401.docx
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nrf2401
NRF24L01
一、模块介绍
(1)2.4Ghz全球开放ISM频段免许可证使用
(2)最高工作速率2Mbps,高效GFSK调制,抗干扰能力强,特别适合工业控制场合
(3)126频道,满足多点通信和跳频通信需要
(4)内置硬件CRC检错和点对多点通信地址控制
(5)低功耗1.9-3.6V工作,待机模式下状态为22uA;掉电模式下为900nA
(6)内置2.4Ghz天线,体积小巧15mmX29mm
(7)模块可软件设地址,只有收到本机地址时才会输出数据(提供中断指示),可直接接各种单片机使用,软件编程非常方便
(8)内置专门稳压电路,使用各种电源包括DC/DC开关电源均有很好的通信效果
(9)1.27MM间距接口,贴片封装
(10)工作于EnhancedShockBurst具有Automaticpackethandling,Autopackettransactionhandling,具有可选的内置包应答机制,极大的降低丢包率。
(11)与51系列单片机P0口连接时候,需要加10K的上拉电阻,与其余口连接不需要。
(12)其他系列的单片机,如果是5V的,请参考该系列单片机IO口输出电流大小,如果超过10mA,需要串联电阻分压,否则容易烧毁模块!
如果是3.3V的,可以直接和RF24l01模块的IO口线连接。
比如AVR系列单片机如果是5V的,一般串接2K的电阻
二、接口电路
说明:
1)VCC脚接电压范围为1.9V~3.6V之间,不能在这个区间之外,超过3.6V将会烧毁模块。
推荐电压3.3V左右。
(2)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。
当然对3V左右的单片机更加适用了。
(3)硬件上面没有SPI的单片机也可以控制本模块,用普通单片机IO口模拟SPI不需要单片机真正的串口介入,只需要普通的单片机IO口就可以了,当然用串口也可以了。
(4)如果需要其他封装接口,比如密脚插针,或者其他形式的接口,可以联系我们定做。
三、模块结构和引脚说明
NRF24L01模块使用Nordic公司的nRF24L01芯片开发而成。
四、工作方式
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
工作模式由PWR_UPregister、PRIM_RXregister和CE决定,详见下
表
4.1收发模式
收发模式有EnhancedShockBurstTM收发模式、ShockBurstTM收发模式和直接收发模式三种,收发模式由器件配置字决定,具体配置将在器件配置部分详细介绍。
4.1.1EnhancedShockBurstTM收发模式
EnhancedShockBurstTM收发模式下,使用片内的先入先出堆栈区,数据低速从微控制器送入,但高速(1Mbps)发射,这样可以尽量节能,因此,使用低速的微控制器也能得到很高的射频数据发射速率。
与射频协议相关的所有高速信号处理都在片内进行,这种做法有三大好处:
尽量节能;低的系统费用(低速微处理器也能进行高速射频发射);数据在空中停留时间短,抗干扰性高。
EnhancedShockBurstTM技术同时也减小了整个系统的平均工作电流。
在EnhancedShockBurstTM收发模式下,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,在发送模式下,置CE为高,至少10us,将时发送过程完成后。
4.1.1.1EnhancedShockBurstTM发射流程
A.把接收机的地址和要发送的数据按时序送入NRF24L01;
B.配置CONFIG寄存器,使之进入发送模式。
C.微控制器把CE置高(至少10us),激发NRF24L01进行EnhancedShockBurstTM发射;D.N24L01的EnhancedShockBurstTM发射
(1)给射频前端供电;
(2)射频数据打包(加字头、CRC校验码);(3)高速发射数据包;(4)
发射完成,NRF24L01进入空闲状态。
4.1.1.2EnhancedShockBurstTM接收流程A.配置本机地址和要接收的数据包大小;B.配置CONFIG寄存器,使之进入接收模式,把CE置高。
C.130us后,NRF24L01进入监视状态,等待数据包的到来;D.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;E.NRF24L01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;F.微控制器把数据从NewMsg_RF2401读出;G.所有数据读取完毕后,可以清除STATUS寄存器。
NRF2401可以进入四种主要的模式之一。
4.1.2ShockBurstTM收发模式
ShockBurstTM收发模式可以与Nrf2401a,02,E1及E2兼容,具体表述前看本公司的N-RF2401文档。
4.2空闲模式
NRF24L01的空闲模式是为了减小平均工作电流而设计,其最大的优点是,实现节能的同时,缩短芯片的起动时间。
在空闲模式下,部分片内晶振仍在工作,此时的工作电流跟外部晶振的频率有关。
4.4关机模式
在关机模式下,为了得到最小的工作电流,一般此时的工作电流为900nA左右。
关机模式下,配置字的内容也会被保持在NRF2401片内,这是该模式与断电状态最大的区别。
五、配置NRF24L01模块
NRF2401的所有配置工作都是通过SPI完成,共有30字节的配置字。
我们推荐NRF24L01工作于EnhancedShockBurstTM收发模式,这种工作模式下,系统的程序编制会更加简单,并且稳定性也会更高,因此,下文着重介绍把NRF24L01配置为EnhancedShockBurstTM收发模式的器件配置方法。
ShockBurstTM的配置字使NRF24L01能够处理射频协议,在配置完成后,在NRF24L01工作的过程中,只需改变其最低一个字节中的内容,以实现接收模式和发送模式之间切换。
ShockBurstTM的配置字可以分为以下四个部分:
数据宽度:
声明射频数据包中数据占用的位数。
这使得NRF24L01能够区分接收数据包中的数据和CRC校验码;
地址宽度:
声明射频数据包中地址占用的位数。
这使得NRF24L01能够区分地址和数据;
地址:
接收数据的地址,有通道0到通道5的地址;
CRC:
使NRF24L01能够生成CRC校验码和解码。
当使用NRF24L01片内的CRC技术时,要确保在配置字(CONFIG的EN_CRC)中CRC校验被使能,并且发送和接收使用相同的协议。
NRF24L01配置字的CONFIG寄存器的位描述如下表所示。
NRF24L01CONFIG配置字描述
六、参考源代码
参考源代码
#include
//
sbitMISO=P1^3;
sbitMOSI=P1^4;
sbitSCK=P1^5;
sbitCE=P1^6;
sbitCSN=P3^7;
sbitIRQ=P1^2;
sbitLED2=P3^5;
sbitLED1=P3^4;
sbitKEY1=P3^0;
sbitKEY2=P3^1;
//SPI(nRF24L01)commands
#defineREAD_REG0x00//Definereadcommandtoregister
#defineWRITE_REG0x20//Definewritecommandtoregister
#defineRD_RX_PLOAD0x61//DefineRXpayloadregisteraddress
#defineWR_TX_PLOAD0xA0//DefineTXpayloadregisteraddress
#defineFLUSH_TX0xE1//DefineflushTXregistercommand
#defineFLUSH_RX0xE2//DefineflushRXregistercommand
#defineREUSE_TX_PL0xE3//DefinereuseTXpayloadregistercommand
#defineNOP0xFF//DefineNoOperation,mightbeusedtoreadstatusregister
//***************************************************//
//SPI(nRF24L01)registers(addresses)
#defineCONFIG0x00//'Config'registeraddress
#defineEN_AA0x01//'EnableAutoAcknowledgment'registeraddress
#defineEN_RXADDR0x02//'EnabledRXaddresses'registeraddress
#defineSETUP_AW0x03//'Setupaddresswidth'registeraddress
#defineSETUP_RETR0x04//'SetupAuto.Retrans'registeraddress
#defineRF_CH0x05//'RFchannel'registeraddress
#defineRF_SETUP0x06//'RFsetup'registeraddress
#defineSTATUS0x07//'Status'registeraddress
#defineOBSERVE_TX0x08//'ObserveTX'registeraddress
#defineCD0x09//'CarrierDetect'registeraddress
#defineRX_ADDR_P00x0A//'RXaddresspipe0'registeraddress
#defineRX_ADDR_P10x0B//'RXaddresspipe1'registeraddress
#defineRX_ADDR_P20x0C//'RXaddresspipe2'registeraddress
#defineRX_ADDR_P30x0D//'RXaddresspipe3'registeraddress
#defineRX_ADDR_P40x0E//'RXaddresspipe4'registeraddress
#defineRX_ADDR_P50x0F//'RXaddresspipe5'registeraddress
#defineTX_ADDR0x10//'TXaddress'registeraddress
#defineRX_PW_P00x11//'RXpayloadwidth,pipe0'registeraddress
#defineRX_PW_P10x12//'RXpayloadwidth,pipe1'registeraddress
#defineRX_PW_P20x13//'RXpayloadwidth,pipe2'registeraddress
#defineRX_PW_P30x14//'RXpayloadwidth,pipe3'registeraddress
#defineRX_PW_P40x15//'RXpayloadwidth,pipe4'registeraddress
#defineRX_PW_P50x16//'RXpayloadwidth,pipe5'registeraddress
#defineFIFO_STATUS0x17//'FIFOStatusRegister'registeraddress
//------------------------------------------------------------
//写一个字节到24L01,同时读出一个字节
ucharSPI_RW(ucharbyte)
{
ucharbit_ctr;
for(bit_ctr=0;bit_ctr<8;bit_ctr++)//output8-bit
{
MOSI=(byte&0x80);//output'byte',MSBtoMOSI
byte=(byte<<1);//shiftnextbitintoMSB..
SCK=1;//SetSCKhigh..
byte|=MISO;//capturecurrentMISObit
SCK=0;//..thensetSCKlowagain
}
return(byte);//returnreadbyte
}
//向寄存器reg写一个字节,同时返回状态字节
ucharSPI_RW_Reg(BYTEreg,BYTEvalue)
{
ucharstatus;
CSN=0;//CSNlow,initSPItransaction
status=SPI_RW(reg);//selectregister
SPI_RW(value);//..andwritevaluetoit..
CSN=1;//CSNhighagain
return(status);//returnnRF24L01statusbyte
}
//读出bytes字节的数据
ucharSPI_Read_Buf(BYTEreg,BYTE*pBuf,BYTEbytes)
{
ucharstatus,byte_ctr;
CSN=0;//SetCSNlow,initSPItranaction
status=SPI_RW(reg);//Selectregistertowritetoandreadstatusbyte
for(byte_ctr=0;byte_ctr pBuf[byte_ctr]=SPI_RW(0);// CSN=1; return(status);//returnnRF24L01statusbyte } //写入bytes字节的数据 ucharSPI_Write_Buf(BYTEreg,BYTE*pBuf,BYTEbytes) { ucharstatus,byte_ctr; CSN=0; status=SPI_RW(reg); for(byte_ctr=0;byte_ctr SPI_RW(*pBuf++); CSN=1;//SetCSNhighagain return(status);// } //接收函数,返回1表示有数据收到,否则没有数据接受到 unsignedcharnRF24L01_RxPacket(unsignedchar*rx_buf) { unsignedcharrevale=0; //setinRXmode SPI_RW_Reg(WRITE_REG+CONFIG,0x0f);//SetPWR_UPbit,enableCRC(2bytes)& Prim: RX.RX_DRenabled.. CE=1;//SetCEpinhightoenableRXdevice dalay130us(); sta=SPI_Read(STATUS);//readregisterSTATUS'svalue if(RX_DR)//ifreceivedataready(RX_DR)interrupt { CE=0;//standbymode SPI_Read_Buf(RD_RX_PLOAD,rx_buf,TX_PLOAD_WIDTH);//readreceivepayloadfrom RX_FIFObuffer revale=1; } SPI_RW_Reg(WRITE_REG+STATUS,sta);//clearRX_DRorTX_DSorMAX_RTinterrupt flag returnrevale; } //发送函数 voidnRF24L01_TxPacket(unsignedchar*tx_buf) { CE=0; //SPI_Write_Buf(WRITE_REG+TX_ADDR,TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH);//Writes TX_AddresstonRF24L01 //SPI_Write_Buf(WRITE_REG+RX_ADDR_P0,TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH);// RX_Addr0sameasTX_AdrforAuto.Ack SPI_Write_Buf(WR_TX_PLOAD,tx_buf,TX_PLOAD_WIDTH);//WritesdatatoTXpayload SPI_RW_Reg(WRITE_REG+CONFIG,0x0e);//SetPWR_UPbit,enableCRC(2bytes)& Prim: TX.MAX_RT&TX_DSenabled.. CE=1; dalay10us(); CE=0; } //配置函数 voidnRF24L01_Config(void) { //initialio CE=0;//chipenable CSN=1;//Spidisable SCK=0;//Spiclocklineinithigh CE=0; SPI_RW_Reg(WRITE_REG+CONFIG,0x0f);//SetPWR_UPbit,enableCRC(2bytes)& Prim: RX.RX_DRenabled.. SPI_RW_Reg(WRITE_REG+EN_AA,0x01); SPI_RW_Reg(WRITE_REG+EN_RXADDR,0x01);//EnablePipe0 SPI_RW_Reg(WRITE_REG+SETUP_AW,0x02);//Setupaddresswidth=5bytes SPI_RW_Reg(WRITE_REG+SETUP_RETR,0x1a);//500us+86us,10retrans... SPI_RW_Reg(WRITE_REG+RF_CH,0); SPI_RW_Reg(WRITE_REG+RF_SETUP,0x07);//TX_PWR: 0dBm,Datarate: 1Mbps, LNA: HCURR SPI_RW_Reg(WRITE_REG+RX_PW_P0,RX_PLOAD_WIDTH); SPI_Write_Buf(WRITE_REG+TX_ADDR,TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH); SPI_Write_Buf(WRITE_REG+RX_ADDR_P0,TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH);CE=1;// }
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