2.4G模块NRF24L01调试经验

Jacktang · 发表于2019-11-20 07:47

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nRF24L01是一款工作在2.4~2.5GHz世界通用ISM频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括：频率发生器、增强型SchockBurstTM模式控制器、功率放大器、警惕振荡器、调制器、解调器。输出功率、频道选择和协议的设置可以通过SPI接口进行设置。

电路图如图所示：

VDD电压范围为1.9V~3.6V，我使用的是3.3V，与单片机的通信接口类型为SPI，读写时序如下图所示：

与开发板硬件连接如下：

* 硬件连接：----------------------------—----|
            | PA5-SPI1-SCK     : NRF -SCK |
            |   PA6-SPI1-MISO : NRF -MISO |
            |   PA7-SPI1-MOSI : NRF -MOSI |
            |   PA4          : NRF -CE     |
*          |   PA3                       : NRF -CSN |
            | PA2          : NRF -IRQ    |
*           -------------------------------------------

引脚配置如下：

/*配置 SPI_NRF_SPI的 SCK,MISO,MOSI引脚，GPIOA^5,GPIOA^6,GPIOA^7 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用功能
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

/*配置SPI_NRF_SPI的CE引脚，GPIOA^4和SPI_NRF_SPI的 CSN 引脚: NSS GPIOC^4*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

/*配置SPI_NRF_SPI的IRQ引脚，GPIOA^2*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU ; //上拉输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
SPI配置如下：
SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //双线全双工
SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;          //主模式
SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;          //数据大小8位
SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;              //时钟极性，空闲时为低
SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;               //第1个边沿有效，上升沿为采样时刻
SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;              //NSS信号由软件产生
SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_8; //8分频，9MHz
SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;         //高位在前
SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;
SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);

/* Enable SPI1 */
SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);

配置进入接收模式：
void NRF_RX_Mode(void)
{
NRF_CE_LOW();
SPI_NRF_WriteBuf(NRF_WRITE_REG+RX_ADDR_P0,RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH);//写RX节点地址
SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+EN_AA,0x01); //使能通道0的自动应答
SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+EN_RXADDR,0x01);//使能通道0的接收地址
SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+RF_CH,CHANAL); //设置RF通信频率
SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+RX_PW_P0,RX_PLOAD_WIDTH);//选择通道0的有效数据宽度
SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+RF_SETUP,0x07); //设置TX发射参数,0db增益,1Mbps,低噪声增益开启
SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+CONFIG, 0x0f); //配置基本工作模式的参数;PWR_UP,EN_CRC,16BIT_CRC,接收模式
NRF_CE_HIGH(); /*CE拉高，进入接收模式*/
delay_ms(100); //CE拉高一段时间
}
配置进入发射模式：
void NRF_TX_Mode(void)
{
NRF_CE_LOW();
SPI_NRF_WriteBuf(NRF_WRITE_REG+TX_ADDR,TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH); //写TX节点地址;
SPI_NRF_WriteBuf(NRF_WRITE_REG+RX_ADDR_P0,RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH); //设置TX节点地址,主要为了使能ACK;
SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+EN_AA,0x01); //使能通道0的自动应答;
SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+EN_RXADDR,0x01); //使能通道0的接收地址;
SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+SETUP_RETR,0x1a);//设置自动重发间隔时间:500us + 86us;最大自动重发次数:10次;
SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+RF_CH,CHANAL); //设置RF通道为CHANAL;
SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+RF_SETUP,0x07); //设置TX发射参数,0db增益,1Mbps,低噪声增益开启;
SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+CONFIG,0x0e); //配置基本工作模式的参数;PWR_UP,EN_CRC,16BIT_CRC,发射模式,开启所有中断;
/*CE拉高，进入发送模式*/
NRF_CE_HIGH();
delay_ms(100); //CE要拉高一段时间才进入发送模式
}
NRF24L01的开机自检：
u8 NRF_Check(void)
{
 u8 buf[5]={0xC2,0xC2,0xC2,0xC2,0xC2};
 u8 buf1[5];
 u8 i;

 SPI_NRF_WriteBuf(NRF_WRITE_REG+TX_ADDR,buf,5); /*写入5个字节的地址. */
 SPI_NRF_ReadBuf(TX_ADDR,buf1,5); /*读出写入的地址 */
 for(i=0;i<5;i++) /*比较*/
 {
 if(buf1!=0xC2)
 break;
 }
 if(i==5)
 return SUCCESS ; //MCU与NRF成功连接
 else
 return ERROR ; //MCU与NRF不正常连接
}
数据发送：
u8 NRF_Tx_Dat(u8 *txb)
{
 u8 state;
 NRF_CE_LOW(); /*ce为低，进入待机模式1*/
 SPI_NRF_WriteBuf(WR_TX_PLOAD,txb,TX_PLOAD_WIDTH); /*写数据到TX BUF 最大 32个字节*/
 NRF_CE_HIGH(); /*CE为高，txb非空，发送数据包 */
 while(NRF_Read_IRQ()!=0); /*等待发送完成中断 */
 state = SPI_NRF_ReadReg(STATUS); /*读取状态寄存器的值 */
 SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+STATUS,state); /*清除TX_DS或MAX_RT中断标志*/
 SPI_NRF_WriteReg(FLUSH_TX,NOP); //清除TX FIFO寄存器
 /*判断中断类型*/
 if(state&MAX_RT) //达到最大重发次数
return MAX_RT;

 else if(state&TX_DS) //发送完成
return TX_DS;
 else
return ERROR; //其他原因发送失败
}
数据接收，可放在主函数里循环检测，也可更换为中断模式检测：
u8 NRF_Rx_Dat(u8 *rxb)
{
 u8 state;
 NRF_CE_HIGH(); //进入接收状态
 /*等待接收中断*/
 //while(NRF_Read_IRQ()!=0);///////////////////////////////////////////////
 NRF_CE_LOW(); //进入待机状态
 state = SPI_NRF_ReadReg(STATUS); /*读取status寄存器的值*/
 if(state&RX_DR) /*判断是否接收到数据*/ //接收到数据
 {
 SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+STATUS,state);/* 清除中断标志*/
 SPI_NRF_ReadBuf(RD_RX_PLOAD,rxb,RX_PLOAD_WIDTH);//读取数据
// SPI_NRF_WriteReg(FLUSH_RX,NOP); //清除RX FIFO寄存器
 return RX_DR;
 }else
 return ERROR; //没收到任何数据
}

主循环任务程序如下：
void nrf_task(void *pdata)
{
 while(NRF_Check()!=SUCCESS){
 delay_ms(100);
 }
 NRF_TX_Mode();//主动请求连接
 nrf_Txbuf[0]='H';
 nrf_Txbuf[1]='E';
 nrf_Txbuf[2]='L';
 nrf_Txbuf[3]='L';
 nrf_Txbuf[4]='0';
 do
 {
 status = NRF_Tx_Dat(nrf_Txbuf);
 }while((status != TX_DS)&(status != MAX_RT));//发送成功或者到达最大重发次数
 if(status == MAX_RT)
 {
 USART1_printf( USART1,"Connection Failed\r\n");
 }
 memset(nrf_Txbuf,0,sizeof(nrf_Txbuf));
 NRF_RX_Mode();//配置为接收模式

while(1)
{
/*等待接收数据*/
status = NRF_Rx_Dat(nrf_Rxbuf);
/*判断接收状态*/
if(status == RX_DR)//接收到数据中断标志
{
Usb_SendData((char*)nrf_Rxbuf,strlen((char*)nrf_Rxbuf));//通过USB转发
}

if(0 != strlen((char*)nrf_Txbuf))//发送缓冲不为空
{
NRF_TX_Mode();//主动请求连接
do
{
status = NRF_Tx_Dat(nrf_Txbuf);
delay_ms(10);
}while((status != TX_DS)&(status != MAX_RT));//发送成功或者到达最大重发次数
memset(nrf_Txbuf,0,sizeof(nrf_Txbuf));