nrf24l01工作原理
一、初步认识一下
NRF24L01是Nordic公司研发的一款2.4G通信芯片。它不是zigbee、不是蓝牙、不是wifi,它拥有的是自己的一套协议。既然是通信芯片,而且有自己的协议,那说明这个芯片只能是用在NRF24L01与NRF24L01或者Nordic公司此系列的芯片通信,一般情况下,用在2个NRF24L01之间的通信,任何一个模块都可以设置为接收或者发送模式,而且可由主控单片机随时根据需要设置为发送或者接收模式。
二、深入认识一下
NRF24L01是一个长着20个引脚的数字射频芯片,内部有若干寄存器,外部留有spi接口,外部单片机通过spi接口配置此芯片内部的寄存器。内部寄存器大概分为控制寄存器和数据寄存器。我们可以利用用单片机把它配置为接收模式或发送模式,还可以配置频道、地址、每次发送的字节数、是否带CRC校验、功率等。配置成发送模式以后,用单片机把要发送的数据写进去,它就会自动把数据发出去;配置成接收模式以后,单片机通过观察它的IRQ引脚,就可以知道是否接收到了数据,IRQ为低电平,说明接收到了数据,单片机可以通过SPI口把接收到数据取出来。
三、通信条件
两个nrf24l01通信,需要满足3个条件相同:
1.频道相同(设置频道寄存器RF_CH)
2.地址相同(设置TX_ADDR和RX_ADDR_P0相同)
3.每次发送接收的字节数相同(如果设置了通道的有效数据宽度为n,那么每次发送的字节数也必须为n,当然,n<=32)
四、是否可以一对多相互通信?
答:可以。nrf24l01最多一对几个呢?答案是无数个!官方手册上说,nrf24l01可以一对六,指的是自身的通道有6个,而且这种模式只能是1收6发,不能1发6收。所以我们一般不用这种方式。我们一般只用nrf24l01的通道0,通过改变频道和地址来实现1对多的互发。它属于2.4G芯片,但实际上,可以在2.4G到2.5G之间的频道上通信,一共有125个频道,它的地址是5字节的。所以用这种方式,可以实现一对无数的通信。当然,这只是一种理论,实际上由于环境中的各种干扰,太多了就乱了。
五、实现一对多通信的一种最常用的办法
一对多,最常用的办法就是跳频通信。不要被“跳频通信”四个字吓倒,其实就是换频道。原理:假设现在1对10通信相互收发数据,给10个节点的NRF24L01设置为不同的频道,如10 20 30 ……主机的NRF24L01,要想获得某个节点的数据,就设置为某个节点的频道,然后收发数据,完成以后,可以再去和另外一个节点通信。由于单片机运行速度快,挨个获取10个节点的数据,也就是眨眼的功夫。
六、NRF24L01寄存器操作命令 (一共8个)
#define READ_REG 0x00 //读配置寄存器,低5位为寄存器地址#define WRITE_REG 0x20 //写配置寄存器,低5位为寄存器地址#define RD_RX_PLOAD 0x61 //读RX有效数据,1~32字节#define WR_TX_PLOAD 0xA0 //写TX有效数据,1~32字节#define FLUSH_TX 0xE1 //清除TX FIFO寄存器.发射模式下用#define FLUSH_RX 0xE2 //清除RX FIFO寄存器.接收模式下用#define REUSE_TX_PL 0xE3 //重新使用上一包数据,CE为高,数据包被不断发送.#define NOP 0xFF //空操作,可以用来读状态寄存器
七、NRF24L01寄存器(一共24个)
#define CONFIG 0x00 //配置寄存器地址#define EN_AA 0x01 //使能自动应答功能#define EN_RXADDR 0x02 //接收地址允许#define SETUP_AW 0x03 //设置地址宽度(所有数据通道)#define SETUP_RETR 0x04 //建立自动重发#define RF_CH 0x05 //RF通道#define RF_SETUP 0x06 //RF寄存器#define STATUS 0x07 //状态寄存器#define OBSERVE_TX 0x08 // 发送检测寄存器#define CD 0x09 // 载波检测寄存器#define RX_ADDR_P0 0x0A // 数据通道0接收地址#define RX_ADDR_P1 0x0B // 数据通道1接收地址#define RX_ADDR_P2 0x0C // 数据通道2接收地址#define RX_ADDR_P3 0x0D // 数据通道3接收地址#define RX_ADDR_P4 0x0E // 数据通道4接收地址#define RX_ADDR_P5 0x0F // 数据通道5接收地址#define TX_ADDR 0x10 // 发送地址寄存器#define RX_PW_P0 0x11 // 接收数据通道0有效数据宽度(1~32字节)#define RX_PW_P1 0x12 // 接收数据通道1有效数据宽度(1~32字节)#define RX_PW_P2 0x13 // 接收数据通道2有效数据宽度(1~32字节)#define RX_PW_P3 0x14 // 接收数据通道3有效数据宽度(1~32字节)#define RX_PW_P4 0x15 // 接收数据通道4有效数据宽度(1~32字节)#define RX_PW_P5 0x16 // 接收数据通道5有效数据宽度(1~32字节)#define FIFO_STATUS 0x17 // FIFO状态寄存器
八、nrf24l01程序
nrf24l01可以由单片机配置为发送模式或者接收模式。
1.NRF24L01最基本的SPI通信
unsigned char SPI_RW(unsigned char byte) {unsigned char bit_ctr;for(bit_ctr=0;bit_ctr<8;bit_ctr++) {NRF_MOSI=(byte&0x80); // MSB TO MOSIbyte=(byte<<1); // shift next bit to MSBNRF_SCK=1;byte|=NRF_MISO; // capture current MISO bitNRF_SCK=0;}return byte; }
这是根据NRF24L01通信的SPI时序图得出的单片机引脚模拟SPI程序,如果你现在用的单片机不带SPI口,或者你设计的电路上与NRF24L01接的引脚不是单片机的SPI口,那就必须用模式SPI了。
2.写寄存器函数
uchar NRF24L01_Write_Reg(uchar reg,uchar value) {uchar status;NRF_CSN=0; //CSN=0; status = SPI_RW(reg);SPI_RW(value);NRF_CSN=1; //CSN=1;return status; }
3.读寄存器函数
uchar NRF24L01_Read_Reg(uchar reg) {uchar value;NRF_CSN=0; //CSN=0; SPI_RW(reg);value = SPI_RW(NOP);NRF_CSN=1; //CSN=1;return value; }
4.写多个值函数
uchar NRF24L01_Write_Buf(uchar reg, uchar *pBuf, uchar len) {uchar status,u8_ctr;NRF_CSN=0;status = SPI_RW(reg);for(u8_ctr=0; u8_ctr<len; u8_ctr++)SPI_RW(*pBuf++); NRF_CSN=1;return status; }
5.读多个值函数
uchar NRF24L01_Read_Buf(uchar reg,uchar *pBuf,uchar len) {uchar status,u8_ctr;NRF_CSN=0; //CSN=0 status=SPI_RW(reg); for(u8_ctr=0;u8_ctr<len;u8_ctr++)pBuf[u8_ctr]=SPI_RW(0XFF);NRF_CSN=1; //CSN=1return status; }
6.接收数据函数
uchar NRF24L01_RxPacket(uchar *rxbuf) {uchar state;state=NRF24L01_Read_Reg(STATUS); NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+STATUS,state); if(state&RX_OK){NRF24L01_Read_Buf(RD_RX_PLOAD,rxbuf,RX_PLOAD_WIDTH);NRF24L01_Write_Reg(FLUSH_RX,0xff);return 0; } return 1; }
7.发送数据函数
uchar NRF24L01_TxPacket(uchar *txbuf) {uchar state;NRF_CE=0;NRF24L01_Write_Buf(WR_TX_PLOAD,txbuf,TX_PLOAD_WIDTH);NRF_CE=1;while(NRF_IRQ==1);state=NRF24L01_Read_Reg(STATUS); NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+STATUS,state); if(state&MAX_TX){NRF24L01_Write_Reg(FLUSH_TX,0xff);return MAX_TX; }if(state&TX_OK){return TX_OK;}return 0xff; }
8.初始化配置函数
void NRF24L01_RT_Init(void) { NRF_CE=0; NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+RX_PW_P0,RX_PLOAD_WIDTH);NRF24L01_Write_Reg(FLUSH_RX,0xff);NRF24L01_Write_Buf(WRITE_REG+TX_ADDR,(uchar*)TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH);NRF24L01_Write_Buf(WRITE_REG+RX_ADDR_P0,(uchar*)RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH); NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+EN_AA,0x01); NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+EN_RXADDR,0x01); NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+SETUP_RETR,0x1a);NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+RF_CH,109); NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+RF_SETUP,0x0f); NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG+CONFIG,0x0f);// 0x0f是接收模式,0x0e是发送模式NRF_CE=1; }
就介绍到这里了。
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