往年-無(wú)線模塊網(wǎng)友nrf24l01中文

2.4G數(shù)據(jù)傳輸率1SPI接口數(shù)據(jù)速率很短的頻道切換時(shí)間可用于跳頻nRF24XX20腳QFN 4mm封 工作電壓無(wú)線鼠標(biāo)鍵盤機(jī)概述nRF24L01是一款工作在2.4~2.5GHz世界通用ISM頻段的單片無(wú)線收發(fā)器 率發(fā)生器增強(qiáng)型SchockBurstTM模式控制器 功率放大器晶體振蕩器調(diào)制器解調(diào)器輸出功率頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過(guò)SPI接口進(jìn)行設(shè)置V0發(fā)射模式下電流消耗接收模式下電流消耗- -表 nRF24L01快速參考數(shù)片D20腳QFN DnRF24L01-表 nRF24L01分類信1nRF24L011RXTX23456 7電源8接地9RF的功率放大器提供的+1.8V接地電源接地電源接地表 nRF24L01引腳功圖 引腳封條件 到參數(shù)條件V高電平輸出電壓IOH=-VDD-V高電平輸出電壓V頻移頻移ShockBrust模式下數(shù)據(jù)頻道間距1頻道間距204 -第二鄰近通道-2000kbps1000kbps在-在-表 nRF24L01電氣特圖 nRF24L01外形封裝尺 確認(rèn)信號(hào)應(yīng)答信號(hào)確認(rèn)信號(hào)應(yīng)答信號(hào)工業(yè)科學(xué)醫(yī)學(xué)

表 術(shù)語(yǔ)nRF24L01可以設(shè)置為以下幾種FIFO寄存器111-10110 停留在發(fā)送模式直至數(shù)據(jù)發(fā)送完101TXFIFO1-00---表6 關(guān)于nRF24L01I/O腳更詳細(xì)的描述請(qǐng)參見(jiàn)下面的表7-SPI片選使能低電平使能中斷表 nRF24L01引腳功II下晶振正常工作在待機(jī)IITXFIFOCE 在待機(jī)模式期 寄存器配置字內(nèi)容保持不在掉電模式下,nRF24L01各功能關(guān)閉保持電流消耗最小 進(jìn)入掉電模式后nRF24L01停止工作但寄存器內(nèi)容保持不變啟動(dòng)時(shí)間見(jiàn)表格13掉電模式由寄存器中PWR_UP位來(lái)控制nRF24L01有如下幾種數(shù)據(jù)包 與 nRF24E2數(shù)據(jù)傳輸率為1Mbps時(shí)相增強(qiáng)型ShockBurstTM模ShockBurstTMShockBurst模式下nRF24L01可以與成本較低的低速M(fèi)CU相連高速信號(hào)處理是由的射頻協(xié)議處理的nRF24L01SPI接口數(shù)據(jù)率取決于單片機(jī)本身接口速度ShockBurst模式通過(guò)允許與單片機(jī)低速通信而無(wú)線部分高速通信減小了通信的平均消耗電流ShockBurstTMIRQMCUMCU可將接收到的數(shù)據(jù)從RXFIFO寄存器中讀出ShockBurstTM發(fā)送模式下nRF24L01CRC校驗(yàn)參見(jiàn)表格12數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后IRQ通知MCU減少了MCU的查詢時(shí)間也就意味著減少了MCU的工作量同時(shí)減少了的開發(fā)時(shí)間nRF24L01有三個(gè)不同的RXFIFO寄存器6個(gè)通道共享此寄存器和三個(gè)不同的TXFIFO寄存器在掉電模式下待機(jī)模式下和數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中MCU可以隨時(shí)FIFO寄存器這就允許SPI接口可以以低速進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送并且可以應(yīng)用于MCU硬件上沒(méi)有SPI接口的情況下增強(qiáng)型的ShockBurstTM增強(qiáng)型ShockBurstTM模式可以使得雙向協(xié)議執(zhí)行起來(lái)更為容易有效典型的雙向?yàn)榘l(fā)送方要求終端設(shè)備在接收到數(shù)據(jù)后有應(yīng)答信號(hào)以便于發(fā)送方檢測(cè)有無(wú)數(shù)據(jù)丟失一旦數(shù)據(jù)丟失則通過(guò)重新發(fā)ShockBurstTM模式可以同時(shí)控制應(yīng)答及重發(fā)功能而無(wú)需增加MCU工作4nRF24L01nRF24L0164每一個(gè)數(shù)據(jù)通道使用不同的地址但是共用相同的頻道也就是說(shuō)6個(gè)不同的nRF24L01設(shè)置為發(fā)送模式后可以與同一個(gè)設(shè)置為接收模式的nRF24L01nRF24L0160是唯一40位自身地址的數(shù)據(jù)通道1~5832位公用地址所有的數(shù)據(jù)通道都可以設(shè)置為增強(qiáng)型ShockBurst模式nRF24L01在確認(rèn)收到數(shù)據(jù)后記錄地址并以此地址為目標(biāo)地址發(fā)送應(yīng)答信號(hào)在發(fā)送端數(shù)據(jù)通道0被用做接收應(yīng)答信號(hào)因此 數(shù)據(jù)通道0的接收地址要與發(fā)送端地址相等以確保接收到正確的應(yīng)答信號(hào)見(jiàn)圖5選擇地址舉例5nRF24L01ShockBurstTMMCU有數(shù)據(jù)要發(fā)送nRF24L01就會(huì)啟ShockBurstTMnRF24L01轉(zhuǎn)到接收模式并等待終端的應(yīng)答信號(hào)如果沒(méi)有收到應(yīng)答信號(hào)nRF24L01將重發(fā)相同的數(shù)據(jù)包直到收到應(yīng)答信號(hào)或重發(fā)次數(shù)超過(guò)SETUP_RETR_ARC寄存器中設(shè)置的值為止如果重發(fā)次數(shù)超過(guò)了設(shè)定值則產(chǎn)生MAX_RT中斷只要收到確認(rèn)信號(hào)nRF24L01就認(rèn)為最后一包數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送成功接收方已經(jīng)收到數(shù)據(jù)把TXTX_DS中斷IRQ引腳置高ShockBurstTM模式下nRF24L01低成本nRF24L01機(jī)硬件上一定有SPI口與其相連SPI接口可以利用單片機(jī)通用I/O口進(jìn)行模擬由于鏈路層完全集成在上非常便于軟硬件的開增強(qiáng)型ShockBurstTM發(fā)送模當(dāng)MCU有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)接收節(jié)點(diǎn)地址TX_ADDR 和有效數(shù)據(jù)(TX_PLD)通過(guò)SPI接口寫入nRF24L01發(fā)送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度以字節(jié)計(jì)數(shù)從MCU寫入TXFIFO當(dāng)CSN為低時(shí)數(shù)據(jù)被不斷的寫入發(fā)送端發(fā)送完數(shù)據(jù)后將通道0設(shè)置為接收模式來(lái)接收應(yīng)答信號(hào)其接收地址(RX_ADDR_P0)與接收端地址(TX_ADDR)相同例 在圖5中數(shù)據(jù)通道5的發(fā)送端(TX5)及接收端(RX)地址設(shè)置如下 CE為高啟動(dòng)發(fā)射CE10 啟動(dòng)16MHz時(shí)無(wú)線發(fā)送數(shù)據(jù)打包高速發(fā)送數(shù)據(jù)由MCU1Mbps如果啟動(dòng)了自動(dòng)應(yīng)答模式自動(dòng)重發(fā)計(jì)數(shù)器不等于0ENAA_P0=1無(wú)線立即進(jìn)入接收模式如果在有效應(yīng)答時(shí)間范圍內(nèi)收到應(yīng)答信號(hào)則認(rèn)為數(shù)據(jù)成功發(fā)送到了接收端此時(shí)狀態(tài)寄存器的TX_DSTXFIFO中清除掉如果在設(shè)定時(shí)間范圍內(nèi)沒(méi)有接收到應(yīng)答信號(hào)則重新發(fā)送數(shù)據(jù)如果自動(dòng)重發(fā)計(jì)數(shù)器T溢出超過(guò)了編程設(shè)定的值則狀態(tài)寄存器的MAX_RTTXFIFO中的數(shù)據(jù)當(dāng)MAX_RTTX_DS為高電平時(shí)IRQ引腳產(chǎn)生中斷IRQ中斷通過(guò)寫狀態(tài)寄存器來(lái)復(fù)位見(jiàn)中斷章節(jié)如果重發(fā)次數(shù)在達(dá)到設(shè)定的最大重發(fā)次數(shù)時(shí)還沒(méi)有收到應(yīng)答信號(hào)的話在MAX_RX中斷清除之前不會(huì)重發(fā)數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)包丟失計(jì)數(shù)器 T)MAX_RT中斷后加一也就是說(shuō)重發(fā)計(jì)數(shù)器T計(jì)算重發(fā)數(shù)據(jù)包次數(shù)T計(jì)算在達(dá)到最大允許重發(fā)次數(shù)時(shí)仍沒(méi)有發(fā)送成功的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)CEICE為低則系統(tǒng)會(huì)發(fā)送TXFIFO寄存器中下一包數(shù)據(jù)如果TXFIFOCEII.IICE增強(qiáng)型ShockBurstTM接收模ShockBurstTMPRIM_RX被使能EN_RXADDR寄存器所有工作在增強(qiáng)型ShockBurstTM模式下的數(shù)據(jù)通道的自動(dòng)應(yīng)答功能是由(EN_AA寄存器)來(lái)使能的有效數(shù)據(jù)寬度是由RX_PW_Px寄存器來(lái)設(shè)置的地址的建立過(guò)程見(jiàn)增強(qiáng)型ShockBurstTM發(fā)送章節(jié)接收到有效的數(shù)據(jù)包后地址匹配 CRC檢驗(yàn)正確數(shù)據(jù)在RX_FIFO中同時(shí)RX_DR置高并產(chǎn)生中斷 狀態(tài)寄存器中RX_P_NO位顯示數(shù)據(jù)是由哪個(gè)通道接收到的MCU設(shè)置CE腳為低進(jìn)入待機(jī)模式 低功耗模 準(zhǔn)備好進(jìn)入發(fā)送模式接收模式或掉電模如果想要數(shù)據(jù)在雙方向上通訊,PRIM_RX寄存器必須緊隨 工作模式的變化而變化處理器必須保證PTX和PRX端的同步性在RX_FIFO和TX_FIFO寄存器中可能同時(shí)存有數(shù)據(jù)自動(dòng)應(yīng)答RX自動(dòng)應(yīng)答功能減少了外部MCU的工作量并且在鼠標(biāo)/鍵盤等應(yīng)用中也可以不要求硬件一定有SPI接口因此降低成本減少電流消耗 自動(dòng)重應(yīng)答功能可以通過(guò)SPI口對(duì)不同的數(shù)據(jù)通道分別進(jìn)行配置在自動(dòng)應(yīng)答模式使能的情況下收到有效的數(shù)據(jù)包后系統(tǒng)將進(jìn)入發(fā)送模式并發(fā)送確認(rèn)信號(hào)發(fā)送完確認(rèn)信號(hào)后系統(tǒng)進(jìn)入正常工作模式工作模式由PRIM_RX位和CE引腳決定自動(dòng)重發(fā)功能ART自動(dòng)重發(fā)功能是針對(duì)自動(dòng)應(yīng)答系統(tǒng)的發(fā)送方SETUP_RETR寄存器設(shè)置 在每次發(fā)送結(jié)束后系統(tǒng)都會(huì)進(jìn)入接收模式并在設(shè)定的時(shí)間范圍內(nèi)等待應(yīng)答信號(hào)接收到應(yīng)答信號(hào)后系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常發(fā)送模式如果TXFIFO中沒(méi)有待發(fā)送的數(shù)據(jù)且CE腳電平為低則系統(tǒng)將進(jìn)入待機(jī)模式I 果沒(méi)有收到確認(rèn)信號(hào)則系統(tǒng)返回到發(fā)送模式并重發(fā)數(shù)據(jù)直到收到確認(rèn)信號(hào)或重發(fā)次數(shù)超過(guò)設(shè)定值達(dá)到最大的重發(fā)次數(shù)有新的數(shù)據(jù)發(fā)送或PRIM_RX寄存器配置改變時(shí)丟包計(jì)數(shù)器復(fù)位數(shù)據(jù)包識(shí)別和CRC校驗(yàn)應(yīng)用于增強(qiáng)型ShockBurstTM模式每一包數(shù)據(jù)都包括兩位的PID數(shù)據(jù)包識(shí)別來(lái)識(shí)別接收的數(shù)據(jù)是新數(shù)據(jù)包還是重發(fā)的數(shù)據(jù)包PIDMCUMCUPID值加一PID和CRC校驗(yàn)應(yīng)用在接收方識(shí)別接收的數(shù)據(jù)是重發(fā)的數(shù)據(jù)包還是新數(shù)據(jù)包如果在中有一些數(shù)據(jù)丟失PIDPIDPID值nRF24L01將對(duì)兩包數(shù)據(jù)的CRC值進(jìn)行比較如果CRC值也相同的話就認(rèn)為后面一包是前一包的重發(fā)數(shù)據(jù)包而被舍棄PIDPID數(shù)據(jù)包如果PIDCRC值是否相等如果CRC值與前一包數(shù)據(jù)的CRC值相等則認(rèn)為是同一包數(shù)據(jù)并將其舍棄圖 CRCSPICRC計(jì)算范圍包括整個(gè)數(shù)據(jù)包地址和有效數(shù)據(jù)等若CRC載波檢測(cè)當(dāng)接收端檢測(cè)到射頻范圍內(nèi)的信號(hào)時(shí)將CD置高否則CD為低的CD信號(hào)在寫入寄存器之前是經(jīng)過(guò)濾波的CD高電平狀態(tài)至少保持128us以上在增強(qiáng)型ShockBurstTM模式中只有當(dāng)發(fā)送模塊沒(méi)有成功發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)使用CD檢測(cè)功能如果發(fā)送端T顯示數(shù)據(jù)包丟失率太高時(shí)可將其設(shè)置位接收模式檢測(cè)CD值如果CD為高說(shuō)明通道出現(xiàn)了擁擠現(xiàn)象需要更改通信頻道如果CD為低電平狀態(tài)距離超出通信范圍可保持原有通信頻道但需nRF24L016路不同地址相同頻率的數(shù)據(jù)每個(gè)數(shù)據(jù)通道擁有自己的地址數(shù)據(jù)通道0有40位可配址數(shù)據(jù)通道1~5的地址為32位共用地址+各自的地址最低字節(jié)71~5401~5數(shù)據(jù)通圖 通道0~5的地址設(shè)當(dāng)從一個(gè)數(shù)據(jù)通道中接收到數(shù)據(jù)并且此數(shù)據(jù)通道設(shè)置為應(yīng)答方式的話 產(chǎn)生應(yīng)答信號(hào)此應(yīng)答信號(hào)的目標(biāo)地址為接收通道地址CRC使能/CRC接收地址寬度頻道設(shè)置LNA射頻輸出功率nRF24L01所有配置都在配置寄存器 所有寄存器都是通過(guò)SPI口進(jìn)行配置SPISPI接口是標(biāo)準(zhǔn)的SPI接口其最大的數(shù)據(jù)傳輸率為 SPI接口可能用到的指令在下面有所說(shuō)明CSNSPI接口等待執(zhí)行指令每一條指令的執(zhí)行都必須通過(guò)一次CSN由高到低的變化<命令字由到低位每字節(jié)<數(shù)據(jù)字節(jié)低字節(jié)到高字節(jié)每一字節(jié)>參看圖8及圖讀配置寄存器 寫配置寄存器AAAAA寫操作的寄存器地址RX有效數(shù)據(jù)1-320開始當(dāng)讀有效數(shù)據(jù)完成后FIFOTX有效數(shù)據(jù)1-32字節(jié)寫操作從字節(jié)0開始TXFIFO寄存器應(yīng)用于發(fā)射模式下RXFIFO寄存器應(yīng)用于接收模式下在傳輸應(yīng)答信號(hào)過(guò)程中不應(yīng)執(zhí)行此指令也就是說(shuō)CE圖 nRF24L01SPI串行口指令設(shè)R_REGISTER和W_REGISTER寄存器可能操作單字節(jié)或多字節(jié)寄存器當(dāng)多字節(jié)寄存器時(shí)首先要讀/寫的是最低字節(jié)的在所有多字節(jié)寄存器被寫完之前可以結(jié)束寫SPI操作在這種情況下沒(méi)有寫完的高字節(jié)保持原有內(nèi)容不變例如RX_ADDR_P0寄存器的最低字節(jié)可以通過(guò)寫一個(gè)字節(jié)給寄存器RX_ADDR_P0來(lái)改變?cè)贑SN狀態(tài)由高變低后可以通過(guò)MISO來(lái)狀態(tài)寄存器的內(nèi)容nRF24L01的中斷引腳IRQ為低電平觸發(fā)當(dāng)狀態(tài)寄存器中TX_DSRX_DRMAX_RT為高時(shí)觸發(fā)中斷當(dāng)MCU給中斷源寫1時(shí)中斷引腳被可中斷可以被IRQ中斷通過(guò)設(shè)置可中斷位為高則中斷響應(yīng)被默認(rèn)狀態(tài)下所有的中斷源是被的SPI圖8 10和表9 10給出了SPI操作及時(shí)序在寫寄存器之前一定要進(jìn)入待機(jī)模式或掉電模式在圖8至圖10中用到了下面的符號(hào)Cn-SPI指令位Sn-狀態(tài)寄存器位Dn-數(shù)據(jù)位備注由低字節(jié)到高字 每個(gè)字節(jié)圖 SPI讀操圖 SPI寫操圖 NOP操作時(shí)序表表 SPI參考時(shí)間表 SPI參考時(shí)間所有未定義位可以被讀出其值為位70默認(rèn)為60 50 40 31CRC使能如果EN_AAEN_CRC強(qiáng)迫20CRC‘0’-8CRC‘1’-16CRC10 00 使能自動(dòng)應(yīng)答功能514131211101504030201101 址寬度所有數(shù)據(jù)通‘00’-‘0000’-等待250+86us‘0001’-等待500+86us‘0010’-等待750+86us‘1111’-等待(延時(shí)時(shí)間是指一包數(shù)據(jù)發(fā)送完成到下一包數(shù)‘0000’-自動(dòng)重發(fā)一次‘0000’-自動(dòng)重發(fā)157040PLL_LOCK允許僅應(yīng)用于測(cè)試模式31‘0’ 2 - - - 01706050數(shù)據(jù)發(fā)送完成中斷當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成后產(chǎn)生中斷如果工作在自動(dòng)應(yīng)答模式下只有當(dāng)接收到40MAX_RTR111:RXFIFO00R 1:TXFIFO0:TXFIFO寄存器未滿,T0R15T0RR00R0接收地址最大長(zhǎng)度:5個(gè)字節(jié)先寫低字節(jié)所寫字節(jié)數(shù)量由SETUP_AW設(shè)定1接收地址最大長(zhǎng)度:5個(gè)字節(jié)先寫低字節(jié)所寫字節(jié)數(shù)量由SETUP_AW設(shè)定2接收地址最低字節(jié)可設(shè)置高字節(jié)部分必須與RX_ADDR_P1[39:8]相等3接收地址最低字節(jié)可設(shè)置高字節(jié)部分必須與RX_ADDR_P1[39:8]相等4接收地址最低字節(jié)可設(shè)置高字節(jié)部分必須與RX_ADDR_P1[39:8]相等5接收地址最低字節(jié)可設(shè)置高字節(jié)部分必須與RX_ADDR_P1[39:8]相等發(fā)送地 先寫低字節(jié)ShockBurstTM00: 00: 00: 00 00: RXPW00: FIFO7060R若TX_REUSE=1CE位高電平狀態(tài)時(shí)不斷發(fā)送上一數(shù)據(jù)包TX_REUSE通過(guò)SPI指令REUSE_TX_PL設(shè)置通過(guò)W_TX_PALOAD50RTXFIFO0:TXFIFO41RTXFIFO0:TXFIFO10RRXFIFO0:RXFIFO01RRXFIFO0:RXFIFOTXWR表 nRF24L01寄存器地/nRF24L01發(fā)射nRF2401/nRF2402/nRF24E1/nRF24E2nRF2401/nRF2402/nRF24E1/nRF24E2nRF2401/nRF2402/nRF24E1/nRF24E2增強(qiáng)型ShockBurstTM模式下的數(shù)359位標(biāo)志位132CRC0/1/235132CRC0/1/20 4或5字節(jié)寬 nRF24L01nRF2401/nRF24E1 8CRC16CRC表 數(shù)據(jù)包描掉電模式待機(jī)模式待機(jī)模式發(fā)送/CSN為低電平CE表 nRF24L01工作時(shí)nRF24L011.5ms的待機(jī)模式注意當(dāng)關(guān)掉電源VDD增強(qiáng)型增強(qiáng)型ShockBurstTM圖 增強(qiáng)型ShockBurstTM模式發(fā)送一包數(shù)據(jù)時(shí)序11塊轉(zhuǎn)入接收模式CE=1發(fā)射模塊配置為發(fā)射模式CE=1持續(xù)至少10us130us后啟動(dòng)發(fā)射再過(guò)37usMCUIRQ(TX_DS)=>TX-datasent(數(shù)據(jù)發(fā)送完)接收模塊接收到數(shù)據(jù)包后產(chǎn)生中斷通MCUIRQ(RX_DR)=>RX-dataready(數(shù)據(jù)接收完畢)RF信息ANT1ANT2RFVDDRF扼流圈或者通過(guò)天線雙極的中心點(diǎn)在輸出功率最大時(shí)0dBm使用負(fù)載阻抗為15+j88通過(guò)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)匹配可以獲得較低的阻抗例如50Ω0-69.0-127.5-187.0工作條件VDD=3.0V,VSS=0V,TA=27,負(fù)載 14nRF24L01輸出功率8-7.0表 nRF24L01的晶振規(guī)為了實(shí)現(xiàn)晶體振蕩器低功耗和快速啟動(dòng)的目的建議使用表中容值較小的電容最好晶振的并聯(lián)等效CO=1.5pF但考慮成本因素通常以Co_max=7.0pF代替Co=1.5pFCL=C1’*C2’/(C1’+C2’),這里C1C2為貼片電容CPCB1CPCB2PCB布線的寄生電容CI1CI2XC1XC2引腳看進(jìn)去的電容典型值為1pF當(dāng)控制器驅(qū)動(dòng)晶振給nRF24L01提供晶振輸入 時(shí)nRF24L01必須遵循以下規(guī)nRF24L01時(shí)鐘輸入CL只能通過(guò)控制器設(shè)置晶振精度為所有輸入信號(hào)的幅值都過(guò)規(guī)定電壓但任何的直流電壓都可以超