新型高速無線射頻器件nRF24L01及其應(yīng)用

1、新型高速無線射頻器件nrf24l01及其應(yīng)用nrf24.l01是一款新型單片件,工作于2.4 ghz2.5 ghz ism頻段。內(nèi)置頻率合成器、功率、晶體、調(diào)制器等功能模塊,并融合了增加型shockburst技術(shù)，其中輸出功率和通信頻道可通過程序舉行配置。nrf24l01功耗低,在以-6 dbm的功率放射時(shí)，工作也惟獨(dú)9 ma；接收時(shí)，工作電流惟獨(dú)12.3 ma，多種低功率工作模式(掉電模式和空閑模式)使節(jié)能設(shè)計(jì)更便利。nrf24l01主要特性如下：gfsk調(diào)制：硬件集成osi鏈路層；具有自動(dòng)應(yīng)答和自動(dòng)再放射功能;片內(nèi)自動(dòng)生成報(bào)頭和crc校驗(yàn)碼；數(shù)據(jù)傳輸率為l mb/s或2mb/s；spi速率

2、為0 mb/s10 mb/s；125個(gè)頻道；與其他nrf24系列射頻器件相兼容；qfn20引腳4 mm4 mm封裝；供電為1.9 v3.6 v。2 引腳功能及描述nrf24l01的封裝及引腳羅列1所示。各引腳功能如下：ce：使能放射或接收；csn，sck，mosi，miso：spi引腳端，微處理器可通過此引腳配置nrf24l01：irq：中斷標(biāo)記位；vdd：電源輸入端；vss：電源地：xc2，xc1：晶體振蕩器引腳；vdd_pa：為供電，輸出為1.8 v；ant1,ant2：天線接口;iref：參考電流輸入。3 工作模式通過配置寄存器可將nrf241l01配置為放射、接收、空閑及掉電四種工作模

3、式，如表1所示。/table空閑模式1主要用于降低電流損耗，在該模式下晶體振蕩器仍然是工作的；空閑模式2則是在當(dāng)放射堆棧為空且ce=1時(shí)發(fā)生(用在ptx設(shè)備)；在空閑模式下，配置字仍然保留。在掉電模式下電流損耗最小，同時(shí)nrf24l01也不工作，但其全部配置寄存器的值仍然保留。4 工作原理放射數(shù)據(jù)時(shí)，首先將nrf24l01配置為放射模式：接著把地址tx_addr和數(shù)據(jù)tx_pld根據(jù)時(shí)序由spi口寫入nrf24l01緩存區(qū)，tx_pld必需在csn為低時(shí)延續(xù)寫入，而tx_addr在放射時(shí)寫入一次即可，然后ce置為高電平并保持起碼10s，延遲130s后放射數(shù)據(jù)；若自動(dòng)應(yīng)答開啟，那么nrf24l0

4、1在放射數(shù)據(jù)后立刻進(jìn)入接收模式，接收應(yīng)答信號(hào)。假如收到應(yīng)答，則認(rèn)為此次通信勝利，tx_ds置高，同時(shí)tx_pld從發(fā)送堆棧中清除；若未收到應(yīng)答，則自動(dòng)重新放射該數(shù)據(jù)(自動(dòng)重發(fā)已開啟)，若重發(fā)次數(shù)(arc_cnt)達(dá)到上限，max_rt置高，tx_pld不會(huì)被清除；max_rt或tx_ds置高時(shí)，使irq變低，以便通知。最后放射勝利時(shí),若ce為低則nrf24l01進(jìn)入空閑模式1；若發(fā)送堆棧中有數(shù)據(jù)且ce為高，則進(jìn)入下一次放射；若發(fā)送堆棧中很多據(jù)且ce為高，則進(jìn)入空閑模式2。接收數(shù)據(jù)時(shí),首先將nrf24l01配置為接收模式，接著延遲130s進(jìn)入接收狀態(tài)等待數(shù)據(jù)的到來。當(dāng)接收方檢測到有效的地址和cr

5、c時(shí)，就將數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)在接收堆棧中，同時(shí)中斷標(biāo)記位rx_dr置高，irq變低，以便通知mcu去取數(shù)據(jù)。若此時(shí)自動(dòng)應(yīng)答開啟，接收方則同時(shí)進(jìn)入放射狀態(tài)回傳應(yīng)答信號(hào)。最后接收勝利時(shí)，若ce變低，則nrf24l01進(jìn)入空閑模式1。5 配置字spi口為同步串行通信接口，最大傳輸速率為10 mb/s，傳輸時(shí)先傳送低位字節(jié)，再傳送高位字節(jié)。但針對(duì)單個(gè)字節(jié)而言，要先送高位再送低位。與spi相關(guān)的命令共有8個(gè)，用法時(shí)這些控制命令由nrf24l01的mosi輸入。相應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息是從miso輸出給mcu。nrf24l0l全部的配置字都由配置寄存器定義，這些配置寄存器可通過spi口拜訪。nrf24l01的配置寄存

6、器共有25個(gè)，常用的配置寄存器如表2所示。table6 應(yīng)用設(shè)計(jì)筆者用和nrf24l01設(shè)計(jì)了一個(gè)無線數(shù)據(jù)傳輸電路，并通過串口將數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)。硬件電路設(shè)計(jì)2所示。圖2中放射和接收電路相同。用法時(shí)需在接收端加一個(gè)rs232接口，使其與計(jì)算機(jī)串口銜接，將接收到的數(shù)據(jù)傳送至計(jì)算機(jī)。該電路的工作原理：首先使接收電路上電，接著便處于接收狀態(tài)等待數(shù)據(jù)的到來；然后運(yùn)行vb程序，點(diǎn)擊接收按鈕；最后放射電路上電，并將單片機(jī)ram內(nèi)預(yù)先存放的數(shù)據(jù)20h放射出去，在1 ms內(nèi)接收電路收到數(shù)據(jù)，同時(shí)vb界面顯示出接收到的數(shù)據(jù)。該電路實(shí)現(xiàn)了pc機(jī)與單片機(jī)系統(tǒng)之間的無線通信。系統(tǒng)軟件控制流程3所示。7 結(jié)束語具體介紹了nrf24l01的引腳結(jié)構(gòu)、工作模式、收發(fā)原理以及配置字，并以nrf