nRF24L01无线模块
nRF24L01无线模块 求助编辑百科名片 nRF24L01无线模块 nRF24.L01是一款新型单片射频收发器件工作于2.4 GHz2.5 GHz ISM频段。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块并融合了增强型ShockBurst技术其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。nRF24L01功耗低在以-6 dBm的功率发射时工作电流也只有9 mA接收时工作电流只有12.3 mA多种低功率工作模式掉电模式和空闲模式使节能
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
更方便。 目录 主要特性 引脚功能及描述 工作模式 工作原理 配置字 跳频功能实现 编辑本段主要特性 GFSK调制 硬件集成OSI链路层 具有自动应答和自动再发射功能 片内自动生成报头和CRC校验码 数据传输率为l Mb/s或2Mb/s SPI速率为0 Mb/s10 Mb/s 125个频道 与其他nRF24系列射频器件相兼容 QFN20引脚4 mm×4 mm封装 供电电压为1.9 V3.6 V。 编辑本段引脚功能及描述 nRF24L01的封装及引脚排列如图1所示。各引脚功能如下 CE使能发射或接收
CSNSCKMOSIMISOSPI引脚端微处理器可通过此引脚配置nRF24L01 IRQ中断标志位 VDD电源输入端 VSS电源地 XC2XC1晶体振荡器引脚 VDD_PA为功率放大器供电输出为1.8 V ANT1ANT2天线接口 IREF参考电流输入。 引脚 名称 引脚功能 描述 1 CE 数字输入 RX或TX模式选择 2 CSN 数字输入 SPI片选信号 3 SCK 数字输入 SPI时钟 4 MOSI 数字输入 从SPI数据输入脚 5 MISO 数字输出 从SPI数据输出脚 6 IRQ 数字输出 可屏蔽中断脚 7 VDD 电源 电源3V 8 VSS 电源 接地0V 9 XC2 模拟输出 晶体振荡器2脚 10 XC1 模拟输入 晶体振荡器1脚/外部时钟输入脚 11 VDD-PA 电源输出 给RF的功率放大器提供的1.8V电源 12 ANT1 天线 天线接口1 13 ANT2 天线 天线接口2 14 VSS 电源 接地0V 15 VDD 电源 电源3V 16 IREP 模拟输入 参考电流 17 VSS 电源 接地0V 18 VDD 电源 电源3V 19 DVDD 电源输出 去耦电路电源正极端 20 VSS 电源 接地0V 编辑本段工作模式 通过配置寄存器可将nRF241L01配置为发射、接收、空闲及掉电四种工作模式如
表
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1所示。 模式 PWR_UP PRIM_RX CE FIFO寄存器状态 接收模式 1 1 1 - 发射模式 1 0 1 数据在TX FIFO 寄存器中 发射模式 1 0 1?0 停留在发送模式直至数据发送完 待机模式2 1 0 1 TX FIFO 为空 待机模式1 1 - 0 无数据传输 掉电 0 - - - 表 1 待机模式1主要用于降低电流损耗在该模式下晶体振荡器仍然是工?鞯?待机模式2则是在当FIFO寄存器为空且CE1时进入此模式 待机模式下所有配置字仍然保留。 在掉电模式下电流损耗最小同时nRF24L01也不工作但其所有配置寄存器的值仍然保留。 编辑本段工作原理 发射数据时首先将nRF24L01配置为发射模式接着把接收节点地址TX_ADDR和有效数据TX_PLD按照时序由SPI口写入nRF24L01缓存区TX_PLD必须在CSN为低时连续写入而TX_ADDR在发射时写入一次即可然后CE置为高电平并保持至少10μs延迟130μs后发射数据若自动应答开启那么nRF24L01在发射数据后立即进入接收模式接收应答信号自动应答接收地址应该与接收节点地址TX_ADDR一致。如果收到应答则认为此次通信成功TX_DS置高同时TX_PLD从TX FIFO中清除若未收到应答则自动重新发射该数据自动重发已开启若重发次数ARC达到上限MAX_RT置高TX FIFO中数据保留以便在次重发MAX_RT或TX_DS置高时使IRQ变低产生中断通知MCU。最后发射成功时若CE为低则nRF24L01进入空闲模式1若发送堆栈中有数据且CE为高则进入下一次发射若发送堆栈中无数据且CE为高则进入空闲模式2。 接收数据时首先将nRF24L01配置为接收模式接着延迟130μs进入接收状态等待数据的到来。当接收方检测到有效的地址和CRC时就将数据
包存储在RX FIFO中同时中断标志位RX_DR置高IRQ变低产生中断通知MCU去取数据。若此时自动应答开启接收方则同时进入发射状态回传应答信号。最后接收成功时若CE变低则nRF24L01进入空闲模式1。 编辑本段配置字 SPI口为同步串行通信接口最大传输速率为10 Mb/s传输时先传送低位字节再传送高位字节。但针对单个字节而言要先送高位再送低位。与SPI相关的指令共有8个使用时这些控制指令由nRF24L01的MOSI输入。相应的状态和数据信息是从MISO输出给MCU。 nRF24L0l所有的配置字都由配置寄存器定义这些配置寄存器可通过SPI口访问。nRF24L01 的配置寄存器共有25个常用的配置寄存器如表2所示。 地址H 寄存器名称 功能 00 CONFIG 设置24L01工作模式 01 EN_AA 设置接收通道及自动应答 02 EN_RXADDR 使能接收通道地址 03 SETUP_AW 设置地址宽度 04 SETUP_RETR 设置自动重发数据时间和次数 07 STATUS 状态寄存器用来判定工作状态 0A0F RX_ADDR_P0P5 设置接收通道地址 10 TX_ADDR 设置接收接点地址 1116 RX_PW_P0P5 设置接收通道的有效数据宽度 表 2 6 nRF24L01应用原理框图 图2 编辑本段跳频功能实现 由于2.4G频段没有使用授权限制目前家用电器、手机、无线网络都集中在此频段干扰问题难以避免。如何避开在家庭市场中易与其它无线传输间Bluetooth、HomeRF发生干扰成了首要解决的问题。 跳频技术 Frequency-Hopping
Spread Spectrum FHSS是在2.4GHz频带以一定的频宽将其划分为若干个无线电频率信道Radio Frequency ChannelRFC并且以使用接收和发送两端一样的频率跳跃模式Frequency Hopping来接发讯号及防止数据撷取。其工作原理是收发双方传输信号的载波按照预定规律进行离散变化。以达到避开干扰完成传输。简单的说跳频技术FHSS不是抑制干扰而是容忍干扰。图3是跳频实现的流程图。 图 3
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