nRF24L01无线模块讲解解析

队会报告,谭新梅,2023/04/12,nRF24L01无线放射模块,nRF24L01芯片的介绍,nRF24L01的应用举例,概述,nRF24L01是一款工作在2.42.5GHz世界通用ISM频段的单片无线收发器芯片。,输出功率、频道选择和协议的设置可以通过SPI接口进展设置。,极低的电流消耗：当工作在放射模式下放射功率为-6dBm时，电流消耗为9mA，接收模式时为12.3mA。掉电模式和待机模式下电流消耗更低。,功能描述,单片式收发芯片,内置硬件链路层,增加型SchockBurstTM功能,自动应答及自动重发功能,内置CRC检错和点对多点的通信地址把握,无线速率：1或2Mbps,SPI接口速率：08Mbps,125个可选的频道，满足多点通信和调频通信的需要,低工作电压1.93.6V,封装引脚及其引脚功能,nRF单端50,射频输出原理图,nRF24L10与单片机应用电路图,举例：,NRF24L01模块接口与STM32连接原理图,中断,nRF24L01 的中断引脚IRQ为低电平触发，当状态存放器中TX_DS数据发送完成中断位、RX_DR接收数据中断位 或MAX_RT到达最屡次重发中断位为高时触发中断。,当MCU 给中断源写1时，中断引脚被制止。可屏蔽中断可以被IRQ 中断屏蔽。通过设置可屏蔽中断位为高，则中断响应被制止。默认状态下全部的中断源是被制止的。,工作模式,nRF24L01可以设置为以下几种模式：,工作模式,待机模式：,待机模式I在保证快速启动的同时，削减系统平均消耗电流。在待机模式I下，晶振正常工作。在待机模式ii下，局部时钟缓冲器处在工作模式。当发送端TX FIFO存放器为空并且CE为高电寻常进入待机模式ii。在待机模式期间，存放器配置字内容保持不变。,掉电模式：,在掉电模式下，nRF24L01各功能关闭，保持电流消耗最小。进入掉电模式后，nRF24L01停顿工作，但存放器内容保持不变。,增加型的ShockBurst TM 模式,增加型的ShockBurst TM 模式可以使得双向链接协议执行起来更为简洁、有效。典型的双向链接为：发送方要求终端设备在接收到数据后有应答信号，以便于发送方检测有很多据丧失。一旦数据丧失，则通过重新发送功能将丧失的数据恢复。,增加型的ShockBurst TM 模式可以同时把握应答及重发功能而无需增加MCU工作量。,在Enhanced ShockBurstTM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,增加型的ShockBurst TM 模式,nRF24L01配置为增加型的ShockBurst TM 模式 下时，只要MCU有数据要发送，nRF24L01就会自动启动ShockBurst TM模式来发送数据。在发送完数据后nRF24L01转到接收模式，并等待终端的应答信号。假设没有收到应答信号，nRF24L01将重发一样的数据包，直到收到应答信号或重发次数超过SETUP_RETR_ARC存放器中设置的值为止，假设重发次数超过了设定值，则产生MAX_RT中断。,只要接收到确认信号，nRF24L01就认为最终一包数据已经发送成功接收方已经收到数据，把TX FIFO中的数据去除掉并产生TX_DS中断IRQ引脚置高。,数据通道,nRF24L01 在接收模式下可以接收6 路不同通道的数据,。,数据通道,每一个数据通道使用不同的地址，但是共用一样的频道。也就是说6 个不同的nRF24L01 设置为发送模式后可以与同一个设置为接收模式的nRF24L01 进展通讯，而设置为接收模式的nRF24L01 可以对这6 个放射端进展识别。,数据通道是通过存放器EN_RXADDR 来设置的，默认状态下只有数据通道0 和数据通道1 是开启状态的。,nRF24L01在确认收到数据后记录地址，并以此地址为目标地址发送应答信号，在发送端，数据通道0被用作接收应答信号，因此属通道0 的接收地址要与发送地址端地址相等，以确保接收到正确的应答信号。,数据通道,数据通道0 是唯一的一个可以配置为40 位自身地址的数据通道。15 数据通道都为8 位自身地址和32 位公用地址。全部的数据通道都可以设置为增加型ShockBurst 模式。,存放器配置,nRF24L01全部的存放器都是通过SPI口进展配置的存放器配置详见附件。CSN为低后，SPI接口等待指令执行。每一条指令都必需通过一次CSN由高到低的变化。,SPI指令格式：,nRF24l01的SPI通信时序,增加型ShockBurstTM 发送模式,1、配置存放器位PRIM_RX 为低,2、当MCU 有数据要发送时，接收节点地址TX_ADDR和有效数据(TX_PLD)通过SPI 接口写入nRF24L01。发送数据的长度以字节计数从MCU 写入TX FIFO。当CSN 为低时数据被不断的写入。发送端发送完数据后，将通道0 设置为接收模式来接收应答信号，其接收地址(RX_ADDR_P0)与接收端地址(TX_ADDR)一样。,例：在上图 中数据通道5 的发送端(TX5)及接收端(RX)地址设置如下：,TX5：TX_ADDR=0 xB3B4B5B605,TX5：RX_ADDR_P0=0 xB3B4B5B605,RX：RX_ADDR_P5=0 xB3B4B5B605,增加型ShockBurstTM 发送模式,3、设置CE 为高，启动放射。CE 高电平持续时间最小为10 us。,4、nRF24L01 ShockBurstTM 模式：,无线系统上电,启动内部16MHz 时钟,无线发送数据打包,高速发送数据由MCU 设定为1Mbps 或2Mbps,增加型ShockBurstTM 发送模式,5、假设启动了自动应答模式自动重发计数器不等于0，ENAA_P0=1，无线芯片立刻进入接收模式。,假设在有效应答时间范围内收到应答信号，则认为数据成功发送到了接收端，此时状态存放器的TX_DS 位置高并把数据从TX FIFO 中去除掉。假设在设定时间范围内没有接收到应答信号，则重新发送数据。假设自动重发计数器ARC_CNT溢出超过了编程设定的值，则状态存放器的MAX_RT 位置高。不去除TX FIFO 中的数据。当MAX_RT 或TX_DS 为高电寻常IRQ 引脚产生中断。IRQ 中断通过写状态存放器来复位。假设重发次数在到达设定的最大重发次数时还没有收到应答信号的话，在MAX_RT 中断去除之前不会重发数据包。数据包丧失计数器(PLOS_CNT)在每次产生MAX_RT 中断后加一。也就是说：重发计数器ARC_CNT 计算重发数据包次数，PLOS_CNT 计算在到达最大允许重发次数时仍没有发送成功的数据包个数。,增加型ShockBurstTM 发送模式,6、假设CE 置低，则系统进入待机模式I。假设不设置CE 为低，则系统会发送TX FIFO 存放器中下一包数据。假设TX FIFO 存放器为空并且CE 为高则系统进入待机模式II.,7、假设系统在待机模式II，当CE 置低后系统立刻进入待机模式I.,增加型ShockBurstTM 接收模式,1、ShockBurstTM 接收模式是通过设置存放器中PRIM_RX 位为高来选择的。预备接收数据的通道必需被使能EN_RXADDR 存放器，全部工作在增加型ShockBurstTM 模式下的数据通道的自动应答功能是由(EN_AA 存放器)来使能的，有效数据宽度是由RX_PW_Px 存放器来设置的。地址的建立过程见增加型ShockBurstTM 发送章节。,2、接收模式由设置CE 为高来启动。,3、130us 后nRF24L01 开头检测空中信息。,增加型ShockBurstTM 接收模式,4、接收到有效的数据包后地址匹配、CRC 检验正确，数据存储在RX_FIFO 中，同时RX_DR 位置高，并产生中断。状态存放器中RX_P_NO 位显示数据是由哪个通道接收到的。,5、假设使能自动确认信号，则发送确认信号。,6、MCU 设置CE 脚为低，进入待机模式I低功耗模式。,7、MCU 将数据以适宜的速率通过SPI 口将数据读出。,8、芯片预备好进入发送模式、接收模式或掉电模式。,两种数据双方向的通讯方式,假设想要数据在双方向上通讯,PRIM_RX 存放器必需紧随芯片工作模式的变化而变化。处理器必需保证PTX 和PRX 端的同步性。在RX_FIFO 和TX_FIFO 存放器中可能同时存有数据。,跳频技术,跳频技术：是在.频带以确定的频宽将其划分为假设干个无线电频率信道，并且以使用接收和发送两端一样的频率跳动模式来接发讯号及防止数据截取。,其工作原理是，收发双方传输信号的载波依据预定规律进展离散变化。以到达避开干扰，完成传输。,跳频实现流程图,nRF24L01的应用举例,无线鼠标，键盘，玩耍机操纵杆,无线数据通讯,无线门禁,安防系统,遥控装置,摇撼勘测,玩具,thank you,