xs128和2401.docx
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xs128和2401
CE:
使能发射或接收;
CSN,SCK,MOSI,MISO:
SPI引脚端,微处理器可通过此引脚配置nRF24L01:
IRQ:
中断;
VDD:
电源输入端;
VSS:
电源地:
XC2,XC1:
晶体振荡器引脚;
VDD_PA:
为功率放大器供电,输出为1.8V;
ANT1,ANT2:
天线接口;
IREF:
参考电流输入
使用IO口模拟SPI,以龙丘科技的无线模块为例,使用M口模拟SPI可如下定义
#defineNRFIRQPTM_PTM0
#defineNRFCEPTM_PTM1
#defineNRFMISOPTM_PTM2
#defineNRFCSNPTM_PTM3
#defineNRFMOSIPTM_PTM4
#defineNRFSCKPTM_PTM5
SPI读模式
由图可知,发送时高位在前,低位在后,每写一个bit,返回一个状态字位,每次写操作都可读回一个完整的状态字。
以下是读回的状态字
Status(地址:
0x07)
保留
RX_DR
TX_DS
MAX_RT
RX_P_NO
TX_FULL
RX_DR:
接收数据准备好,接收缓冲区有新的数据到达时被置为1,向该位写1可清除该位
TX_DS:
缓冲区数据被发送完后被置为1,如果自动应答启用的话,只有在对方应答到达后才会置1,向该位写1可清除该位
MAX_RT:
若没有收到对方确认,24L01会自动超时重传,当到达最大重传次数后,该位被置1,向该位写1可清除该位。
若不清除该位则无法进一步通信。
RX_P_NO:
3bit,表示正在读取缓冲区数据载荷的数据管道编号。
000~101:
数据管道编号。
110:
没有使用
111:
接收缓冲区空
Ps:
接收到新数据,数据发送完毕,重传到达最大次数都会引起中断,通过读取状态字可查询中断事件。
中断由IRQ引脚低电平触发。
SPI写模式
/********************************************************************
SPI读写函数
写入一个字节并返回一个字节
ch:
需要写入的字节
*********************************************************************/
unsignedcharSPI_Byte_RW(unsignedcharch)
{
unsignedchari;
for(i=1;i<=8;i++)
{
if(ch&0x80)//如果ch最高位为1
NRFMOSI=1;
else
NRFMOSI=0;
NRFSCK=1;//时钟置高
ch<<=1;//左移一位
_asm(nop);
_asm(nop);
NRFSCK=0;//时钟置低
ch|=NRFMISO;
}
return(ch);
}
解释:
1、该函数作用为一次SPI数据交换,将ch中一个字节数据按照高位在前低位在后的顺序串行发送,每发送一个bit都读回一个bit,8个比特发送完毕,同时也和24L01完成一次数据交换。
2、该函数是spi通信的基本函数
3、注意spi通信中,可以一次读取或写入多个字节,顺序为低字节在前,高字节在后,每个字节是高位在前,低位在后。
4、参考SPI时序图,可见,上升沿写入1个bit,下降沿读入一个bit。
5、该SPI通信函数只涉及一个字节的读写,没有涉及CS信号线。
SPI_Byte_RW()函数应用举例,一次写入多个字节
/************************************************************************************************
函数:
byteSPI_Write_Buf(bytereg,byte*pBuf,bytelen)
功能:
用于写数据:
为寄存器地址,pBuf:
为待写入数据地址,len:
写入数据的个数
************************************************************************************************/
byteSPI_Write_Buf(bytereg,byte*pBuf,bytelen)
{
bytestatus,cnt;
NRFCSN=0;//SPI使能
status=SPI_Byte_RW(reg);//第一个字节返回状态字
for(cnt=0;cnt SPI_Byte_RW(*pBuf++); NRFCSN=1;//关闭SPI return(status);// } PS: 该函数完成多个字节的写入,返回状态字 本函数举例: 例: 我们要设置本机地址,24L01的地址为5个字节,假设地址放在一个5字节的数组中 byteconstTX_ADDRESS[TX_ADR_WIDTH]={0x34,0x43,0x10,0x10,0x01};//本地地址 写寄存器的指令字为001AAAAA,AAAAA用于表示写入的寄存器地址,各个寄存器地址可查阅数据手册 TX_ADDR寄存器在24L01中的地址为00010000,那么完整的指令字应该为00110000,可用如下定义和调用方法 //***********************NRF24L01指令字******************************************************* #defineREAD_REG0x00//读寄存器指令 #defineWRITE_REG0x20//写寄存器指令 #defineRD_RX_PLOAD0x61//读取接收数据指令 #defineWR_TX_PLOAD0xA0//写待发数据指令 #defineFLUSH_TX0xE1//冲洗发送FIFO指令 #defineFLUSH_RX0xE2//冲洗接收FIFO指令 #defineREUSE_TX_PL0xE3//定义重复装载数据指令 #defineNOP0xFF//保留 //*****************SPI(nRF24L01)寄存器地址**************************************************** #defineCONFIG0x00//配置收发状态,CRC校验模式以及收发状态响应方式 #defineEN_AA0x01//自动应答功能设置 #defineEN_RXADDR0x02//可用信道设置 #defineSETUP_AW0x03//收发地址宽度设置 #defineSETUP_RETR0x04//自动重发功能设置 #defineRF_CH0x05//工作频率设置 #defineRF_SETUP0x06//发射速率、功耗功能设置 #defineSTATUS0x07//状态寄存器 #defineOBSERVE_TX0x08//发送监测功能 #defineCD0x09//地址检测 #defineRX_ADDR_P00x0A//频道0接收数据地址 #defineRX_ADDR_P10x0B//频道1接收数据地址 #defineRX_ADDR_P20x0C//频道2接收数据地址 #defineRX_ADDR_P30x0D//频道3接收数据地址 #defineRX_ADDR_P40x0E//频道4接收数据地址 #defineRX_ADDR_P50x0F//频道5接收数据地址 #defineTX_ADDR0x10//发送地址寄存器 #defineRX_PW_P00x11//接收频道0接收数据长度 #defineRX_PW_P10x12//接收频道0接收数据长度 #defineRX_PW_P20x13//接收频道0接收数据长度 #defineRX_PW_P30x14//接收频道0接收数据长度 #defineRX_PW_P40x15//接收频道0接收数据长度 #defineRX_PW_P50x16//接收频道0接收数据长度 #defineFIFO_STATUS0x17//FIFO栈入栈出状态寄存器设置 可用以下语句调用 SPI_Write_Buf(WRITE_REG+TX_ADDR,TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH);//写本地地址 24L01被设置为接收模式后,可通过6个不同的数据通道(datapipe)接收数据。 每个数据通道都有一个唯一的地址但是各数据通道的频率是相同的。 这意味着可以有6个被配置成发送状态的nRF24L01可以和一个配置成接收状态的nRF24L01通信,并且接收方可以区分。 数据通道0有一个唯一的40bit的可设置的地址。 其余的通道1到通道5则地址前32位相同,而后8位不同。 所有的数据通道都可以实现EnhancedShockBurst模式。 NRF24L01使用数据通道的地址对接收的包进行确认。 这意味着24L01在返回ACK的时候使用相同的地址。 在发送端,数据通道0被用来接收确认信息,因此通道0的地址必须等于发送地址,这样才能收到确认信息。 当一个24L01发送结束后,它会打开接收器并等待确认。 如果没有收到确认,则重发,直到收到确认。 当重发超过一定次数则发出中断并改变状态寄存器。 重发次数的限制在SETUP_RETR_ARC寄存器中设置。 无论何时收到确认,都会认为上一个数据包发送成功,这个数据包将被从发送缓冲区清除,并且把TX_DSIRQ置为高。 每次开始spi写,读回来的都是状态字。 射频收发工作在2.4~2.4835G 收发共用天线接口 GFSK调制 250k,1M,2M的空中速率 发射输出功率最高0dBm,即1mW 6路1对6星型网络(使用6个datapipe) 增强型ShockBurst包格式 前置域1byte 地址域3-5byte 包控制域9bit 载荷0-32字节 CRC1-2字节 地址域是接收机地址 包控制域 载荷长度6bit Pid2bit NO_ACK1bit 载荷长度6bit说明最多32字节 Pid用于包编号,用于确定是重发包还是新包 NO_ACK用于表示是否自动应答,如为1则表示无需自动应答 自动应答的延时和重发次数是可编程的。 /********************************************************************************/ /*函数: voidSetRX_Mode(void) /*功能: 数据接收配置 /********************************************************************************/ voidSetRX_Mode(void) { NRFCE=0; SPI_RW_Reg(WRITE_REG+CONFIG,0x0f);//IRQ收发完成中断响应,16位CRC,主接收 NRFCE=1; Dly_10us(15);//oldis'130' } 将00001111写入config寄存器 以下是config寄存器说明 保留,为0 MASK_RX_DR MASK_TX_DS MASK_MAX_RT EN_CRC CRCO PWR_UP PRIM_RX MASK_RX_DR和MASK_TX_DS和MASK_MAX_RT主要用于设置status寄存器中的这三位表示的事件发生时是否通过IRQ引脚来反映,1,不反映在IRQ上,0反映在IRQ上。 EN_CRC: 1,启用CRC校验,0不启用 CRCO: 0: 1个字节crc,1: 两个字节crc PWR_UP: 1: powerup0: powerdown PRIM_RX: 1: PRX0: PTX 24L01的工作模式和寄存器及IO口的关系如下 CE引脚的作用 增强型Shockburst模式时序图 一个ESB(EnhancedShockBurst)周期,发送一个字节连带收到ACK大约339us 从powerdown状态需要先进入standyby状态,该状态转换需要1.5ms延迟,从standyby状态进入rx/tx状态,需要130us 置高CE维持最少10us,启动EnhancedShockBurst发射 直接传送模式发送 1.CONFIG寄存器: 地址00 保留,为0 MASK_RX_DR MASK_TX_DS MASK_MAX_RT EN_CRC CRCO PWR_UP PRIM_RX MASK_RX_DR和MASK_TX_DS和MASK_MAX_RT主要用于设置status寄存器中的这三位表示的事件发生时是否通过IRQ引脚来反映,1,不反映在IRQ上,0反映在IRQ上。 EN_CRC: 1,启用CRC校验,0不启用 CRCO: 0: 1个字节crc,1: 两个字节crc PWR_UP: 1: powerup0: powerdown PRIM_RX: 1: PRX0: PTX 2.EN_AA寄存器: 地址01 保留,0 保留,0 ENAA_P5 ENAA_P4 ENAA_P3 ENAA_P2 ENAA_P1 ENAA_P0 是否启用各datapipe的自动应答功能,1启用,0,不启用,复位默认为启用 3.EN_RXADDR寄存器: 地址02 保留,0 保留,0 ERX_P5 ERX_P4 ERX_P3 ERX_P2 ERX_P1 ERX_P0 是否启用各datapipe,1启用,0,不启用,复位为00000011,即默认启用datapipe1和datapipe0 4.SETUP_AW寄存器: 地址03 保留,0 保留,0 保留,0 保留,0 保留,0 保留,0 AW1 AW0 地址宽度,所有datapipe都一样 AW1,AW0=00,非法,01,3字节地址,10,4字节地址,11,5字节地址,默认为11,即5字节地址 5.SETUP_RETR寄存器: 地址04(设置自动重传参数) ARD(复位为0000) ARC(复位为0011) ARD=0000,重传间隔为250+86us 0001,重传间隔为500+86us ……………………………. 1111,重传间隔为4000+86us ARC=0000,禁止自动重传 0001,重传1次 …………………………….. 1111,重传15次 6.RF_CH寄存器: 地址0x05,设置频道 保留,0 RF_CH 7个bit用于设置通信频道,共126个频道,复位为00000010,频道2 7.RF_SETUP寄存器: 地址0x06 保留,0 保留,0 保留,0 PLL_LOCK RF_DR RF_PWR LNA_HCURR PLL_LOCK: RF_DR: 速率,0: 1M1: 2M RF_PWR: 0018dbm 0112dbm 106dbm 110dbm 8.STATUS寄存器: 地址0x07 保留0 RX_DR TX_DS MAX_RT RX_P_NO TX_FULL RX_DR: 接收数据准备好,接收缓冲区有新的数据到达时被置为1,向该位写1可清除该位 TX_DS: 缓冲区数据被发送完后被置为1,如果自动应答启用的话,只有在对方应答到达后才会置1,向该位写1可清除该位 MAX_RT: 若没有收到对方确认,24L01会自动超时重传,当到达最大重传次数后,该位被置1,向该位写1可清除该位。 若不清除该位则无法进一步通信。 RX_P_NO: 3bit,表示正在读取缓冲区数据载荷的数据管道编号。 000~101: 数据管道编号。 110: 没有使用 111: 接收缓冲区空 Ps: 接收到新数据,数据发送完毕,重传到达最大次数都会引起中断,通过读取状态字可查询中断事件。 中断由IRQ引脚低电平触发。 9.OBSERVE_TX寄存器: 地址0x08(发送观察寄存器,用于观察发送状态) PLOS_CNT ARC_CNT PLOS_CNT: 丢包计数器,最大到15,写RF_CH寄存器可清除计数值 ARC_CNT: 重发次数计数 10.CD寄存器: 地址0x09(载波检测寄存器) 保留0 保留0 保留0 保留0 保留0 保留0 保留0 CD CD: 检测到载波则置1,否则为0 11.RX_ADDR_P0寄存器: 地址0x0A(datapipe0接收地址) 共5个字节,低字节在前,高字节在后默认为0xe7e7e7e7e7 12.RX_ADDR_P1寄存器: 地址0x0B(datapipe1接收地址) 共5个字节,低字节在前,高字节在后默认为0xC2C2C2C2C2 13.RX_ADDR_P2寄存器: 地址0x0C(datapipe2接收地址) 共5个字节,低字节在前,高字节在后0xC2C2C2C2C3 14.RX_ADDR_P3寄存器: 地址0x0D(datapipe3接收地址) 共5个字节,低字节在前,高字节在后0xC2C2C2C2C4 15.RX_ADDR_P4寄存器: 地址0x0E(datapipe4接收地址) 共5个字节,低字节在前,高字节在后0xC2C2C2C2C5 16.RX_ADDR_P5寄存器: 地址0x0F(datapipe5接收地址) 共5个字节,低字节在前,高字节在后0xC2C2C2C2C6 17.TX_ADDR寄存器: 地址0x10(发送地址寄存器,对发送端而言,相当于源地址,也是接收端发回确认的目的地址) 共5个字节,默认为0xe7e7e7e7e7 18.RX_PW_P0寄存器: 地址0x11 保留0 保留0 RX_PW_P0 RX_PW_P0: DATAPIPE0的接收数据载荷长度 0: 非法 1: 1个字节 ………………….. 32: 32个字节 19.RX_PW_P1寄存器: 地址0x12 保留0 保留0 RX_PW_P1 RX_PW_P1: DATAPIPE1的接收数据载荷长度 0: 非法 1: 1个字节 ………………….. 32: 32个字节 20.RX_PW_P2寄存器: 地址0x13 保留0 保留0 RX_PW_P2 RX_PW_P2: DATAPIPE2的接收数据载荷长度 0: 非法 1: 1个字节 ………………….. 32: 32个字节 21.RX_PW_P3寄存器: 地址0x14 保留0 保留0 RX_PW_P3 RX_PW_P3: DATAPIPE3的接收数据载荷长度 0: 非法 1: 1个字节 ………………….. 32: 32个字节 22.RX_PW_P4寄存器: 地址0x15 保留0 保留0 RX_PW_P4 RX_PW_P4: DATAPIPE4的接收数据载荷长度 0: 非法 1: 1个字节 ………………….. 32: 32个字节 23.RX_PW_P5寄存器: 地址0x16 保留0 保留0 RX_PW_P5 RX_PW_P5: DATAPIPE5的接收数据载荷长度 0: 非法 1: 1个字节 ………………….. 32: 32个字节 24.FIFO_STATUS寄存器: 地址0x17 保留0 TX_REUSE TX_FULL TX_EMPTY 保留0 保留0 RX_FULL RX_EMPTY TX_REUSE: EnhancedShockBurst™模式下发送数据流程 1.配置config寄存器,将PRIM_RX置为0,表示发送模式 2.当需要发送数据时,首先需要配置地址TX_ADDR,这个地址应该是接收端地址,即应该是接收端6个datapipe地址中的一个即可保证对方收到。 如果要使用自动应答,当对方进行自动应答时也会使用这个地址,应答消息由发送端的datapipe0接收,所以发送的datapipe0的地址应等于TX_ADDR,若需要自动应答则。 (若是和上一次发送是相同地址,则可不用重写地址) 3.配置TX_PLD,将需要发送的数据送入nrf24L01,通过SPI连续写入数据载荷时,nrf24L01将自动对字节数计数。 (数据载荷必须在cs为低的时候连续写入) 4.将CE置高并维持最少10us,这个脉冲将启动ShockBurst发送 5.NRF24L01: a)打开射频 b)启动晶振 c)数据打包 d)发送 6.如果启动了自动应答(且重传次数未达到最大值),NRF24L01将自动转入接收状态。 若在规定时间内收到了应答包,则这是一次成功的发送,TXFIFO中的数据被清除,同时置高status寄存器中的TX_DS位。 如果在规定时间内未收到应答包则自动重传(当启用自动重传时,由SETUP_RETR寄存器中的ARC位指定重传次数)。 当重传次数到达最大值依然没有收到应答,则status寄存器中的MAX_RT被置高,TXFIFO缓冲区中的数据并不被移除。 MAX_RT或TX_DS被置高都会在IRQ引脚上引起中断(低电平有效,重写status寄存器中的对应位可清除)。 在到达最大重传次数并引发中断后,在没有清除MAX_RT之前,任何数据都不能发送。 每次发生MAX_RT中断,PLOS_CNT计数器都会加1,用于统计丢包数。 7.CE置低以后,设备进入STANDBY_I状态。 否则TXFIFO缓冲区中的下一个数据载荷将被发送。 如果数据缓冲区空,而CE仍然为高,设备将进入STANDBY-II模式。 8.如果设备处于STANDBY-II模式,当CE置低后,设备将进入STANDBY-I模式。 (STANDBY模式可减少电流的消耗,在该模式下,SPI通信仍然可以完成) EnhancedShockBurst™模式下接收数据流程 1.设置config寄存器中的PRIM_RX为1,且置CE为高 2.130us之后,NRF24L01开始监视射频信号 3.当合法的包被接收到(地址匹配),数据被存储到RX-FIFO缓冲区中,status寄存器中的RX_DR被置高,IRQ引脚同时发出中断信号(如果未屏蔽该信号)。 Status寄存器中的RX_P_NO指示这个应该接收
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