nrf24l01功能使用文档


内部使用-严禁用于商业用途 by aaa1982 1 NRF24L01 使用文档 基于 c8051f330 单片机 内部使用-严禁用于商业用途 by aaa1982 2 目 录 芯片简介........................................................................................................................3 1 NRF24L01 功能框图 .................................................................................................4 2 NRF24L01 状态机 .....................................................................................................5 3 Tx 与 Rx 的配置过程 ................................................................................................7 3.1 Tx 模式初始化过程 ........................................................................................7 3.2 Rx 模式初始化过程.........................................................................................8 4 控制程序详解.............................................................................................................9 4.1 函数介绍..........................................................................................................9 4.1.1 uchar SPI_RW(uchar byte) .....................................................................9 4.1.2 uchar SPI_RW_Reg (uchar reg, uchar value).......................................10 4.1.3 uchar SPI_Read (uchar reg);.................................................................10 4.1.4 uchar SPI_Read_Buf (uchar reg, uchar *pBuf, uchar bytes);...............11 4.1.5 uchar SPI_Write_Buf (uchar reg, uchar *pBuf, uchar bytes);..............11 4.1.6 void RX_Mode(void)............................................................................12 4.1.7 void TX_Mode(void)............................................................................13 4.2 NRF24L01 相关命令的宏定义 .....................................................................13 4.3 NRF24L01 相关寄存器地址的宏定义 .........................................................14 5 实际通信过程示波器图..........................................................................................16 1)发射节点 CE 与 IRQ 信号.............................................................................17 2)SCK 与 IRQ 信号(发送成功)...................................................................18 3)SCK 与 IRQ 信号(发送不成功)...............................................................19 内部使用-严禁用于商业用途 by aaa1982 3 芯片简介 NRF24L01 是 NORDIC 公司最近生产的一款无线通信通信芯片,采用 FSK 调制,内部 集成 NORDIC 自己的 Enhanced Short Burst 协议。可以实现点对点或是 1 对 6 的无线通信。 无线通信速度可以达到 2M(bps)。NORDIC 公司提供通信模块的 GERBER 文件,可以直 接加工生产。嵌入式工程师或是单片机爱好者只需要为单片机系统预留 5 个 GPIO,1 个中 断输入引脚,就可以很容易实现无线通信的功能,非常适合用来为 MCU 系统构建无线通信 功能。 内部使用-严禁用于商业用途 by aaa1982 4 1 NRF24L01 功能框图 Fig.1 NRF24L01 BLOCK DIAGRAM NRF24L01 的框图如 Fig.1 所示,从单片机控制的角度来看,我们只需要关注 Fig.1 右面 的六个控制和数据信号,分别为 CSN、SCK、MISO、MOSI、IRQ、CE。 CSN:芯片的片选线,CSN 为低电平芯片工作。 SCK:芯片控制的时钟线(SPI 时钟) MISO:芯片控制数据线(Master input slave output) MOSI:芯片控制数据线(Master output slave input) IRQ:中断信号。无线通信过程中 MCU 主要是通过 IRQ 与 NRF24L01 进行通信。 CE: 芯片的模式控制线。 在 CSN 为低的情况下,CE 协同 NRF24L01 的 CONFIG 寄 存器共同决定 NRF24L01 的状态(参照 NRF24L01 的状态机)。 内部使用-严禁用于商业用途 by aaa1982 5 2 NRF24L01 状态机 NRF24L01 的状态机见 Fig.2 所示,对于 NRF24L01 的固件编程工作主要是参照 NRF24L01 的状态机。主要有以下几个状态 Power Down Mode:掉电模式 Tx Mode:发射模式 Rx Mode:接收模式 Standby-1Mode:待机 1 模式 Standby-2 Mode:待机 2 模式 上面五种模式之间的相互切换方法以及切换所需要的时间参照 Fig.2。 Fig.2 NRF24L01 State Machine 内部使用-严禁用于商业用途 by aaa1982 6 对 24L01 的固件编程的基本思路如下: 1) 置 CSN 为低,使能芯片,配置芯片各个参数。(过程见 3.Tx 与 Rx 的配置过程) 配置参数在 Power Down 状态中完成。 2) 如果是 Tx 模式,填充 Tx FIFO。 3) 配置完成以后,通过 CE 与 CONFIG 中的 PWR_UP 与 PRIM_RX 参数确定 24L01 要切换到的状态。 Tx Mode:PWR_UP=1; PRIM_RX=0; CE=1 (保持超过 10us 就可以); Rx Mode: PWR_UP=1; PRIM_RX=1; CE=1; 4) IRQ 引脚会在以下三种情况变低: Tx FIFO 发完并且收到 ACK(使能 ACK 情况下) Rx FIFO 收到数据 达到最大重发次数 将 IRQ 接到外部中断输入引脚,通过中断程序进行处理。 内部使用-严禁用于商业用途 by aaa1982 7 3 Tx 与 Rx 的配置过程 本节只是叙述了采用 ENHANCED SHORT BURST 通信方式的 Tx 与 Rx 的配置及通信 过程,熟悉了 24L01 以后可以采用别的通信方式。 3.1 Tx 模式初始化过程 初始化步骤 24L01 相关寄存器 1)写 Tx 节点的地址 TX_ADDR 2)写 Rx 节点的地址(主要是为了使能 Auto Ack) RX_ADDR_P0 3)使能 AUTO ACK EN_AA 4)使能 PIPE 0 EN_RXADDR 5)配置自动重发次数 SETUP_RETR 6)选择通信频率 RF_CH 7)配置发射参数(低噪放大器增益、发射功率、无线速率) RF_SETUP 8 ) 选择通道 0 有效数据宽度 Rx_Pw_P0 9)配置 24L01 的基本参数以及切换工作模式 CONFIG Tx 模式初始化过程 1)写 Tx 节点的地址 TX_ADDR 2)写 Rx 节点的地址(主要是为了使能 Auto Ack) RX_ADDR_P0 3)使能 AUTO ACK EN_AA 4)使能 PIPE 0 EN_RXADDR 5)配置自动重发次数 SETUP_RETR 6)选择通信频率 RF_CH 7)配置发射参数(低噪放大器增益、发射功率、无线速率) RF_SETUP 8 ) 选择通道 0 有效数据宽度 Rx_Pw_P0 9)配置 24L01 的基本参数以及切换工作模式 CONFIG。 内部使用-严禁用于商业用途 by aaa1982 8 3.2 Rx 模式初始化过程 初始化步骤 24L01 相关寄存器 1)写 Rx 节点的地址 RX_ADDR_P0 2)使能 AUTO ACK EN_AA 3)使能 PIPE 0 EN_RXADDR 4)选择通信频率 RF_CH 5) 选择通道 0 有效数据宽度 Rx_Pw_P0 6)配置发射参数(低噪放大器增益、发射功率、无线速率) RF_SETUP 7)配置 24L01 的基本参数以及切换工作模式 CONFIG Rx 模式初始化过程: 初始化步骤 24L01 相关寄存器 1)写 Rx 节点的地址 RX_ADDR_P0 2)使能 AUTO ACK EN_AA 3)使能 PIPE 0 EN_RXADDR 4)选择通信频率 RF_CH 5) 选择通道 0 有效数据宽度 Rx_Pw_P0 6)配置发射参数(低噪放大器增益、发射功率、无线速率) RF_SETUP 7)配置 24L01 的基本参数以及切换工作模式 CONFIG。 内部使用-严禁用于商业用途 by aaa1982 9 4 控制程序详解 4.1 函数介绍 NRF24L01 的控制程序主要包括以下几个函数 uchar SPI_RW(uchar byte); uchar SPI_RW_Reg(uchar reg, uchar value); uchar SPI_Read(uchar reg); uchar SPI_Read_Buf(uchar reg, uchar *pBuf, uchar bytes); uchar SPI_Write_Buf(uchar reg, uchar *pBuf, uchar bytes); void RX_Mode(void); void TX_Mode(void); 4.1.1 uchar SPI_RW(uchar byte) uchar SPI_RW(uchar byte) { uchar bit_ctr; for(bit_ctr=0;bit_ctr<8;bit_ctr++) // output 8-bit { MOSI = (byte & 0x80); // output 'byte', MSB to MOSI byte = (byte << 1); // shift next bit into MSB.. SCK = 1; // Set SCK high.. byte |= MISO; // capture current MISO bit SCK = 0; // ..then set SCK low again } return(byte); // return read byte } 内部使用-严禁用于商业用途 by aaa1982 10 最基本的函数,完成 GPIO 模拟 SPI 的功能。将输出字节(MOSI)从 MSB 循环输出, 同时将输入字节(MISO)从 LSB 循环移入。上升沿读入,下降沿输出。(从 SCK 被初始化 为低电平可以判断出)。 4.1.2 uchar SPI_RW_Reg (uchar reg, uchar value) uchar SPI_RW_Reg(uchar reg, uchar value) { uchar status; CSN = 0; // CSN low, init SPI transaction status = SPI_RW(reg); // select register SPI_RW(value); // ..and write value to it.. CSN = 1; // CSN high again return(status); // return nRF24L01 status byte } 寄存器访问函数:用来设置 24L01 的寄存器的值。基本思路就是通过 WRITE_REG 命令(也 就是 0x20+寄存器地址)把要设定的值写到相应的寄存器地址里面去,并读取返回值。对于 函数来说也就是把 value 值写到 reg 寄存器中。 需要注意的是,访问 NRF24L01 之前首先要 enable 芯片(CSN=0;),访问完了以后再 disable 芯片(CSN=1;)。 4.1.3 uchar SPI_Read (uchar reg); uchar SPI_Read(uchar reg) { uchar reg_val; CSN = 0; // CSN low, initialize SPI communication... 内部使用-严禁用于商业用途 by aaa1982 11 SPI_RW(reg); // Select register to read from.. reg_val = SPI_RW(0); // ..then read registervalue CSN = 1; // CSN high, terminate SPI communication return(reg_val); // return register value } 读取寄存器值的函数:基本思路就是通过 READ_REG 命令(也就是 0x00+寄存器地址),把 寄存器中的值读出来。对于函数来说也就是把 reg 寄存器的值读到 reg_val 中去。 4.1.4 uchar SPI_Read_Buf (uchar reg, uchar *pBuf, uchar bytes); uchar SPI_Read_Buf(uchar reg, uchar *pBuf, uchar bytes) { uchar status,byte_ctr; CSN = 0; // Set CSN low, init SPI tranaction status = SPI_RW(reg); // Select register to write to and read status byte for(byte_ctr=0;byte_ctr
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andrewyan

贡献于2021-01-15

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