nRF24L01无线通信模块使用手册12.docx

nRF24L01无线通信模块使用手册12.docx

《nRF24L01无线通信模块使用手册12.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《nRF24L01无线通信模块使用手册12.docx（40页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

nRF24L01无线通信模块使用手册12

nRF24L01无线通信模块使用手册

一、模块简介

该射频模块集成了NORDIC公司生产的无线射频芯片nRF24L01：

1．支持2.4GHz的全球开放ISM频段，最大发射功率为0dBm

2．2Mbps，传输速率高

3．功耗低，等待模式时电流消耗仅22uA

4．多频点（125个），满足多点通信及跳频通信需求

5．在空旷场地，有效通信距离：

25m（外置天线）、10m（PCB天线）

6．工作原理简介：

发射数据时，首先将nRF24L01配置为发射模式，接着把地址TX_ADDR和数据TX_PLD按照时序由SPI口写入nRF24L01缓存区，TX_PLD必须在CSN为低时连续写入，而TX_ADDR在发射时写入一次即可，然后CE置为高电平并保持至少10μs，延迟130μs后发射数据；若自动应答开启，那么nRF24L01在发射数据后立即进入接收模式，接收应答信号。

如果收到应答，则认为此次通信成功，TX_DS置高，同时TX_PLD从发送堆栈中清除；若未收到应答，则自动重新发射该数据（自动重发已开启），若重发次数（ARC_CNT）达到上限，MAX_RT置高，TX_PLD不会被清除；MAX_RT或TX_DS置高时，使IRQ变低，以便通知MCU。

最后发射成功时，若CE为低，则nRF24L01进入待机模式1；若发送堆栈中有数据且CE为高，则进入下一次发射；若发送堆栈中无数据且CE为高，则进入待机模式2。

接收数据时，首先将nRF24L01配置为接收模式，接着延迟130μs进入接收状态等待数据的到来。

当接收方检测到有效的地址和CRC时，就将数据包存储在接收堆栈中，同时中断标志位RX_DR置高，IRQ变低，以便通知MCU去取数据。

若此时自动应答开启，接收方则同时进入发射状态回传应答信号。

最后接收成功时，若CE变低，则nRF24L01进入空闲模式1。

二、模块电气特性

参数

数值

单位

供电电压

5

V

最大发射功率

0

dBm

最大数据传输率

2

Mbps

电流消耗（发射模式，0dBm）

11.3

mA

电流消耗（接收模式，2Mbps）

12.3

mA

电流消耗（掉电模式）

900

nA

温度范围

-40~+85

℃

三、模块引脚说明

管脚

符号

功能

方向

1

GND

电源地

2

IRQ

中断输出

O

3

MISO

SPI输出

O

4

MOSI

SPI输入

I

5

SCK

SPI时钟

I

6

NC

空

7

NC

空

8

CSN

芯片片选信号

I

9

CE

工作模式选择

I

10

+5V

电源

四、模块和AT89S52单片机接口电路

注：

上图为示意连接，可根据自己实际需求进行更改；使用AT89S52MCU模块时，请将Nrf24L01通讯模块每个端口（MOSI、SCK、CSN和CE）接4.7K的排阻上拉到VCC增强其驱动能力（如下图：

）。

若使用其它单片机和Nrf24L01通讯模块相连时请串联2K电阻。

五、工作模式控制

工作模式由CE和PWR_UP、PRIM_RX两寄存器共同控制：

模式

PWR_UP

PRIM_RX

CE

FIFO寄存器状态

接收模式

1

1

1

-

发射模式

1

0

11

数据存储在FIFO寄存器中，发射所有数据

发射模式

1

0

0→12

数据存储在FIFO寄存器中，发射一个数据

待机模式II

1

0

1

TXFIFO为空

待机模式I

1

-

0

无正在传输的数据

掉电模式

0

-

-

-

注1：

进入此模式后，只要CSN置高，在FIFO中的数据就会立即发射出去，直到所有数据数据发射完毕，之后进入待机模式II。

注2：

正常的发射模式，CE端的高电平应至少保持10us。

24L01将发射一个数据包，之后进入待机模式I。

六、数据和控制接口

通过以下六个引脚，可实现模块的所有功能：

①IRQ（低电平有效，中断输出）

②CE（高电平有效，发射或接收模式控制）

③CSN（SPI信号）

④SCK（SPI信号）

⑤MOSI（SPI信号）

⑥MISO（SPI信号）

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（1个字节长度）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。

1．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。

SPI命令字节表

指令名称

指令格式（二进制）

字节数

操作说明

R_REGISTER

000AAAAA

1~5

读寄存器。

AAAAA表示寄存器地址。

W_REGISTER

001AAAAA

1~5

写寄存器。

AAAAA表示寄存器地址，只能在掉电或待机模式下操作。

R_RX_PAYLOAD

01100001

1~32

在接收模式下读1~32字节RX有效断气。

从字节0开始，数据读完后，FIFO寄存器清空。

W_TX_PAYLOAD

10100000

1~32

在发射模式下写1~31字节TX有效数据。

从字节0开始。

FLUSH_TX

11100001

0

在发射模式下，清空TXFIFO寄存器。

FLUSH_RX

11100010

0

在接收模式下，清空RXFIFO寄存器。

在传输应答信号时不应执行此操作，否则不能传输完整的应答信号。

REUSE_TX_PL

11100011

0

使用于发射端。

重新使用上一次发射的有效数据，当CE=1时，数据将不断重新发射。

在发射数据包过程中，应禁止数据包重用功能。

NOP

11111111

0

空操作。

可用于读状态寄存器。

2．SPI时序

SPI读写时序见下面两图。

在写寄存器之前，一定要进入待机模式或掉电模式。

其中，Cn——SPI指令位；Sn——状态寄存器位；Dn——数据位（低字节在前，高字节在后；每个字节中高位在前）

SPI读时序

SPI写时序

七、寄存器内容及说明

地址

（十六进制）

寄存器

位

复位值

类型

说明

00

CONFIG

配置寄存器

Reserved

7

0

R/W

默认为0

MASK_RX_DR

6

0

R/W

可屏蔽中断RX_RD

1：

中断产生时对IRQ没影响

0：

RX_RD中断产生时，IRQ引脚为低

MASK_TX_DS

5

0

R/W

可屏蔽中断TX_RD

1：

中断产生时对IRQ没影响

0：

TX_RD中断产生时，IRQ引脚为低

MASK_MAX_RT

4

0

R/W

可屏蔽中断MAX_RT

1：

中断产生时对IRQ没影响

0：

MAX_RT中断产生时，IRQ引脚为低

EN_CRC

3

1

R/W

CRC使能。

如果EN_AA中任意一位为高，则EN_CRC为高。

CRCO

2

0

R/W

CRC校验值：

0：

1字节

1：

2字节

PWR_UP

1

0

R/W

0：

掉电1：

上电

PRIM_RX

0

0

R/W

0：

发射模式1：

接收模式

01

EN_AAEnhancedShockBurst™

使能“自动应答”功能

Reserved

7:

6

00

R/W

默认为00

ENAA_P5

5

1

R/W

数据通道5自动应答使能位

ENAA_P4

4

1

R/W

数据通道4自动应答使能位

ENAA_P3

3

1

R/W

数据通道3自动应答使能位

ENAA_P2

2

1

R/W

数据通道2自动应答使能位

ENAA_P1

1

1

R/W

数据通道1自动应答使能位

ENAA_P0

0

1

R/W

数据通道0自动应答使能位

02

EN_RXADDR

接收地址允许

Reserved

7:

6

00

R/W

默认为00

ERX_P5

5

0

R/W

数据通道5接收数据使能位

ERX_P4

4

0

R/W

数据通道4接收数据使能位

ERX_P3

3

0

R/W

数据通道3接收数据使能位

ERX_P2

2

0

R/W

数据通道2接收数据使能位

ERX_P1

1

1

R/W

数据通道1接收数据使能位

ERX_P0

0

1

R/W

数据通道0接收数据使能位

03

SETUP_AW

设置地址宽度（所有数据通道）

Reserved

7:

2

000000

R/W

默认为00000

AW

1:

0

11

R/W

接收/发射地址宽度：

00：

无效

01：

3字节

10：

4字节

11：

5字节

04

SETUP_RETR

自动重发

ARD

7:

4

0000

R/W

自动重发延时时间：

0000：

250us

0001：

500us

……

1111：

4000us

ARC

3:

0

0011

R/W

自动重发计数：

0000：

禁止自动重发

0001：

自动重发1次

……

1111：

自动重发15次

05

RF_CH

射频通道

Reserved

7

0

R/W

默认为0

RF_CH

6:

0

R/W

设置工作通道频率

06

RF_SETUP

射频寄存器

Reserved

7:

5

000

R/W

默认为000

PLL_LOCK

4

0

R/W

锁相环使能，测试下使用

RF_DR

3

1

R/W

数据传输率：

0：

1Mbps

1：

2Mbps

RF_PWR

2:

1

11

R/W

发射功率：

00：

-18dBm

01：

-12dBm

10：

-6dBm

11：

0dBm

LNA_HCURR

0

1

R/W

低噪声放大器增益

07

STATUS

状态寄存器

Reserved

7

0

R/W

默认值为0

RX_DR

6

0

R/W

接收数据中断位。

当收到有效数据包后置1。

写‘1’清除中断

TX_DS

5

0

R/W

发送数据中断。

如果工作在自动应答模式下，只有当接收到应答信号后置1。

写‘1’清除中断

MAX_RT

4

0

R/W

重发次数溢出中断。

写‘1’清除中断。

如果MAX_RT中断产生，则必须清除后才能继续通讯

RX_P_NO

3:

1

111

R

接收数据通道号：

000-101：

数据通道号

110：

未使用

111：

RXFIFO寄存器为空

TX_FULL

0

0

R

TXFIFO寄存器满标志位

08

OBSERVE_TX

发送检测寄存器

PLOS_CNT

7:

4

0

R

数据包丢失计数器。

当写RF_CH寄存器时，此寄存器复位。

当丢失15个数据包后，此寄存器重启。

ARC_CNT

3:

0

0

R

重发计数器。

当发送新数据包时，此寄存器复位。

09

CD

载波检测

Reserved

7:

1

000000

R

CD

0

0

R

0A

RX_ADDR_P0

39:

0

E7E7E7E7E7

R/W

数据通道0接收地址。

最大长度为5个字节。

0B

RX_ADDR_P1

39:

0

C2C2C2C2C2

R/W

数据通道1接收地址。

最大长度为5个字节。

0C

RX_ADDR_P2

7:

0

C3

R/W

数据通道2接收地址。

最低字节可设置，高字节必须和RX_ADDR_P1[39:

8]相等

0D

RX_ADDR_P3

7:

0

C4

R/W

数据通道3接收地址。

最低字节可设置，高字节必须和RX_ADDR_P1[39:

8]相等

0E

RX_ADDR_P4

7:

0

C5

R/W

数据通道4接收地址。

最低字节可设置，高字节必须和RX_ADDR_P1[39:

8]相等

0F

RX_ADDR_P5

7:

0

C6

R/W

数据通道5接收地址。

最低字节可设置，高字节必须和RX_ADDR_P1[39:

8]相等

10

TX_ADDR

39:

0

E7E7E7E7E7

R/W

发送地址。

在ShockBurstTM模式，设置RX_ADDR_P0和此地址相等来接收应答信号

11

RX_PW_P0

Reserved

7:

6

00

R/W

默认为00

RX_PW_P0

5:

0

0

R/W

数据通道0接收数据有效宽度：

0：

无效

1：

1个字节

……

32：

32个字节

12

RX_PW_P1

Reserved

7:

6

00

R/W

默认为00

RX_PW_P1

5:

0

0

R/W

数据通道1接收数据有效宽度：

0：

无效

1：

1个字节

……

32：

32个字节

13

RX_PW_P2

Reserved

7:

6

00

R/W

默认为00

RX_PW_P2

5:

0

0

R/W

数据通道2接收数据有效宽度：

0：

无效

1：

1个字节

……

32：

32个字节

14

RX_PW_P3

Reserved

7:

6

00

R/W

默认为00

RX_PW_P3

5:

0

0

R/W

数据通道3接收数据有效宽度：

0：

无效

1：

1个字节

……

32：

32个字节

15

RX_PW_P4

Reserved

7:

6

00

R/W

默认为00

RX_PW_P4

5:

0

0

R/W

数据通道4接收数据有效宽度：

0：

无效

1：

1个字节

……

32：

32个字节

16

RX_PW_P5

Reserved

7:

6

00

R/W

默认为00

RX_PW_P5

5:

0

0

R/W

数据通道5接收数据有效宽度：

0：

无效

1：

1个字节

……

32：

32个字节

17

FIFO_STATUS

FIFO状态寄存器

Reserved

7

0

R/W

默认为0

TX_REUSE

6

0

R

若TX_REUSE=1，则当CE置高时，不断发送上一数据包。

TX_REUSE通过SPI指令REUSE_TX_PL设置；通过W_TX_PALOAD或FLUSH_TX复位

TX_FULL

5

0

R

TX_FIFO寄存器满标志

1：

寄存器满

0：

寄存器未满，有可用空间

TX_EMPTY

4

1

R

TX_FIFO寄存器空标志

1：

寄存器空

0：

寄存器非空

Reserved

3:

2

00

R/W

默认为00

RX_FULL

1

0

R

RXFIFO寄存器满标志

1：

寄存器满

0：

寄存器未满，有可用空间

RX_EMPTY

0

1

R

RXFIFO寄存器空标志

1：

寄存器空

0：

寄存器非空

N/A

TX_PLD

255:

0

X

W

N/A

RX_PLD

255:

0

X

R

八、模块编程控制

1．ShockBurstTM发射模式

①设置PRIM_RX为低。

②通过SPI接口，将接收节点地址（TX_ADDR）和有效数据（TX_PLD）写入模块，写TX_PLD时，CSN必须一直置低。

③置CE为高，启动发射。

CE高电平持续时间至少为10us。

④ShockBurstTM发射模式：

系统上电

启动内部16MHz时钟

数据打包

数据发射

⑤若启动了自动应答模式（ENAA_P0=1），则模块立即进入接收模式（NO_ACK已设置）。

如果接收到应答信号，则表示发射成功，TX_DS置高且TXFIFO中的有效数据被移出；如果没有接收到应答信号，则自动重发（自动重发已设置）；如果自动重发次数超过最大值（ARC），MAX_RT置高，在TXFIFO中的数据不被移出。

当MAX_RT和TX_DS置高时，IRQ激活。

只有重新写状态寄存器（STATUS）才能关闭IRQ。

如果重发次数达到最大后，仍没有接收到应答信号，在MAX_RT中断清除之前，不会再发射数据。

PLOS_CNT计数器会增加，每当有一个MAX_RT中断产生。

⑥如果CE置低，则系统进行待机模式I，否则发送TXFIFO寄存器中的下一个数据包。

当TXFIFO中的数据发射完，CE仍为高时，系统进入待机模式II。

⑦在待机模式II下，CE置低，则进入待机模式I。

2．ShockBurstTM接收模式

①设置PRIM_RX为高，配置接收数据通道（EN_RXADDR）、自动应答寄存器（EN_AA）和有效数据宽度寄存器（RX_PW_PX）。

②置CE为高，启动接收模式。

③130us后，模块检测空中信号，

④接收到有效的数据包后（地址匹配、CRC检验正确），数据储存在RXFIFO中，RX_DR置高。

⑤如果启动了自动应答功能，则发送应答信号。

⑥MCU置CE为低，进入先机模式I。

⑦MCU可通过SPI接口将数据读出

⑧模块准备好进入发射模式或接收模式或待机模式。

九、RF通道频率

RF通道频率指的是nRF24L01所使用的中心频率，该频率范围从2.400GHz到2.525GHz，以1MHz区分一个频点，故有125个频点可使用。

由参数RF_CH确定，公式为：

F0=2400+RF_CH（MHz）

十、示例程序

接收模块和发射模块大部分程序代码相同，如下：

1．SPI命令和寄存器配置头文件API.h（根据第六、七两点编写）

#ifndef_BYTE_DEF_

#define_BYTE_DEF_

typedefunsignedcharBYTE;

#endif

//SPI命令

#defineREAD_REG0x00//读第0个寄存器

#defineWRITE_REG0x20//写第0个寄存器

#defineRD_RX_PLOAD0x61//在接收模式下使用,读有效数据

#defineWR_TX_PLOAD0xA0//在发送模式下使用,写有效数据

#defineFLUSH_TX0xE1//在发送模式下使用,清TXFIFO寄存器

#defineFLUSH_RX0xE2//在接收模式下使用,清RXFIFO寄存器

#defineREUSE_TX_PL0xE3//发送方使用,重复发送最后的数据

#defineNOP0xFF//空操作,用于读状态寄存器STATUS的值

//nRF24L01寄存器地址

#defineCONFIG0x00//配置寄存器,8bit

#defineEN_AA0x01//自动应答设置寄存器,8bit

#defineEN_RXADDR0x02//接收地址设置寄存器,8bit

#defineSETUP_AW0x03//地址宽度设置寄存器,8bit

#defineSETUP_RETR0x04//自动重复发送设置寄存器,8bit

#defineRF_CH0x05//RF通道寄存器,8bit

#defineRF_SETUP0x06//RF设置寄存器,8bit

#defineSTATUS0x07//状态寄存器,8bit

#defineOBSERVE_TX0x08//发送观测寄存器,8bit

#defineCD0x09//载波检测寄存器,8bit,

#defineRX_ADDR_P00x0A//接收地址数据通道0,40bit

#defineRX_ADDR_P10x0B

#defineRX_ADDR_P20x0C

#defineRX_ADDR_P30x0D

#defineRX_ADDR_P40x0E

#defineRX_ADDR_P50x0F

#defineTX_ADDR0x10//发送地址.发送方使用,40bit

#defineRX_PW_P00x11//通道0接收的有效数据字节长度（1-32字节）,8bit

#defineRX_PW_P10x12

#defineRX_PW_P20x13

#defineRX_PW_P30x14

#defineRX_PW_P40x15

#defineRX_PW_P50x16

#defineFIFO_STATUS0x17//FIFO状态寄存器,8bit

2．SPI操作头文件（和单片机的接口设置在此头文件中）

#defineucharunsignedchar

#defineTX_ADR_WIDTH5//地址长度为5个字节

#defineTX_PLOAD_WIDTH20//数据长度为20个字节

ucharconstTX_ADDRESS[TX_ADR_WIDTH]={0xE7,0xE7,0xE7,0xE7,0xE7};

charrx_buf[TX_PLOAD_WIDTH];//接收缓冲区

ucharflag;//标志位

inttest[12];

#defineCEP0_0//芯片使能:

ChipEnable

#defineCSNP0_1//片选信号:

ChipSelectNot

#defineSCKP1_2//串行时钟信号:

SerialClock

#defineMOSIP0_3//主发从收:

MasterInSlaveOut

#defineMISOP0_4//主收从发:

MasterOutSlaveIn

#defineIRQP3_2//中断查询:

InterruptRequest

ucharbdatasta;

sbitRX_DR=sta^6;

sbitTX_DS=sta^5;

sbitMAX_RT=sta^4;

ucharSPI_RW（ucharbyte）//写一个字节到nRF24L01,并返回此时nRF24L01的状态及数据

{

ucharbit_ctr;

for（bit_ctr=0;bit_ctr<8;bit_ctr++）//先写字节的高位,再写低位

{

MOSI=（byte&0x80）;//MOSI取byte最高位

byte=（byte<<1）;//byte左移一位

SCK=1;