2.4G NRF24L01无线模块总结

前言

最近野火STM32论坛(www.firebbs.cn)发起了一个开源平衡车的项目，于是就跟着大家一起动手做起了开源平衡车，其中就用到了2.4G NRF24L01无线模块。通过对NRF24L01中英文手册的参考，对其做如下总结，将主要的知识点以博客的形式呈现出来。如果想要对NRF24L01进行更深入的理解，还请以中英文手册为主（本博文内容都能在中英文手册中找到）。

一、概述

NRF24L01是一款工作在2.4G~2.5GHz世界通用的ISM频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括：频率发生器、增强型ShockBurst模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器、解调器。

二、基本功能

1)真正的GFSK单片式收发芯片
2)增强型ShockBurst功能
3)地址及CRC校验功能
4)无线速率：1或2Mbps
5)SPI接口速率：0~8Mbps
6)125个可选的工作频道
7)低工作电压：1.9~3.6V

三、模块引脚说明

下面以深圳云佳科技有限公司的NRF24L01模块为例，对2.4G NRF24L01模块引脚进行说明。模块如下图所示。

GND——GND
VCC——VCC
CE——数字输入，RX或TX模式选择
CSN——数字输入，SPI片选信号
SCK——数字输入，SPI时钟
MOSI——数字输入，从SPI数据输入脚
MISO——数字输出，从SPI数据输出脚
IRQ——数字输出，可屏蔽中断脚

四、NRF24L01的SPI命令宏定义

    #define NRF_READ_REG        0X00    //读配置寄存器#define NRF_WRITE_REG       0X20    //写配置寄存器#define RD_RX_PLOAD         0X61    //读RX有效数据：1~32个字节#define WR_TX_PLOAD         0XA0    //写TX有效数据：1~32个字节#define FLUSH_TX            0XE1    //清除TX FIFO寄存器，发射模式下#define FLUSH_RX            0XE2    //清除RX FIFO寄存器，接收模式下#define REUSE_TX_PL         0XE3    //重新使用上一包有效数据#define NOP                 0xFF    //空操作

五、NRF24L01相关寄存器地址宏定义

    #define CONFIG          0X00     //配置寄存器#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#define SETUP_RETR      0X04     //建立自动重发#define RF_CH           0X05     //射频通道#define RF_SETUP        0X06     //射频寄存器#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#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#define RX_PW_P0        0X11     //接收数据通道0有效数据宽度#define RX_PW_P1        0X12     //接收数据通道1有效数据宽度#define RX_PW_P2        0X13     //接收数据通道2有效数据宽度#define RX_PW_P3        0X14     //接收数据通道3有效数据宽度#define RX_PW_P4        0X15     //接收数据通道4有效数据宽度#define RX_PW_P5        0X16     //接收数据通道5有效数据宽度#define FIFO_STATUS     0X17     //FIFO 状态寄存器

六、NRF24L01的工作模式

6.1、NRF24L01模式配置

6.2、发射模式函数配置

void NRF_TX_Mode(void){  NRF_CE_LOW();       NRF_WriteBuf(NRF_WRITE_REG+TX_ADDR,TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH);    NRF_WriteBuf(NRF_WRITE_REG+RX_ADDR_P0,RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH);  NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+EN_AA,0x01);       NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+EN_RXADDR,0x01); NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+SETUP_RETR,0x1a);NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+RF_CH,CHANNEL);       NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+RF_SETUP,0x0f);  NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+CONFIG,0x0e);  NRF_CE_HIGH();delay_us(130); }

6.3、接收模式函数配置

void NRF_RX_Mode(void){NRF_CE_LOW();NRF_WriteBuf(NRF_WRITE_REG+RX_ADDR_P0,RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH);NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+EN_AA,0X01);NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+EN_RXADDR,0X01);NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+RF_CH,CHANNEL);NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+RX_PW_P0,RX_PLOAD_WIDTH);NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+RF_SETUP,0x0f);NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+CONFIG,0x0f);NRF_CE_HIGH();}

6.4、发射接收模式说明

1)在发射模式下，CE至少要拉高10us。
2)NRF24L01在接收模式下可以接收6路不同通道的数据，每一个数据通道使用不通的地址，但是共用相同的频道。
3)数据通道0是唯一一个可以配置为40位自身地址的数据通道，1~5数据通道都为8位自身地址和32位共用地址。
4)所有的数据通道都可以设置为增强型ShockBurst模式。

七、NRF24L01的打包格式

7.1、增强型ShockBurst模式下的数据包形式

前导码 | 地址(3~5字节) | 9位(标志位) | 数据(1~32字节) | CRC校验(0/1/2字节)

7.2、ShockBurst模式下与NRF2401等相兼容的数据包形式

前导码 | 地址(3~5字节) | 数据(1~32字节) | CRC校验(0/1/2字节)

7.3、数据包说明

前导码：在发送模式下加入，接收模式下去除，用来检测0和1。
地址：1)地址内容为接收机地址
2)地址宽度可以是3、4或5字节宽度
3)地址可以对接收通道和发射通道分别进行配置
4)从接收的数据包中自动去除地址
标志位：1)PID，数据包识别。其中两位是用来每当接收到新的数据包后加一。
2)七位保留，用作将来与其他产品相兼容
3)当NRF24L01与NRF2401/NRF24E1通讯时不起作用
数据：1~32字节宽度
CRC：CRC校验是可选的

八、小结

1、对于NRF24L01，在使用的时候要注意收发双方的频道要相同（NRF24L01总共有40个可选频道）
2、注意寄存器的配置
3、地址要统一