24l01经验

2011-05-15 09:31

NRF24L01经验谈 作者：盛多铮

单位：安徽师范大学电子创新实验室 时间：2010年12月

接触无线模块已有一段时间了，还记得第一次调通2个节点的兴奋呵。。。前段时间用24L01做的一件作品也在院创新本比赛中拿到了不错的成绩，自己当然也是很高兴的。难得今晚有空，就把无线模块的经验好好总结一番，一来是方便自己以后阅读，二来嘛，让后来的人少走些弯路吧。。。另外，关于寄存器的说明，在本文中谈得很少，因为文档中已经有很详细的说明了。闲话少说，进入正题：

24L01是Nordic公司的一款无线芯片，其引脚如下： CE：使能发射或接收；

CSN，SCK，MOSI，MISO：SPI引脚端，微处理器可通过此引脚配置nRF24L01： IRQ：中断； VDD：电源输入端； VSS：电源地：

XC2，XC1：晶体振荡器引脚；

VDD_PA：为功率放大器供电，输出为1.8 V； ANT1,ANT2：天线接口; IREF：参考电流输入

其中跟单片机通信时要用到的引脚有：CE,CSN,SCK,MOSI,MISO以及IRQ。注意硬件上的电源不要超过3.3V， 下面是24L01的时序图

SPI读模式

SPI写模式

由图可知，发送时高位在前，低位在后，每写一个bit，返回一个状态字位，每次写操作都可读回一个完整的状态字。 以下是读回的状态字 Status（地址：0x07）

保留 RX_DR TX_DS MAX_RT RX_P_NO TX_FULL RX_DR:接收数据准备好，接收缓冲区有新的数据到达时被置为1，向该位写1可清除该位 TX_DS:缓冲区数据被发送完后被置为1，如果自动应答启用的话，只有在对方应答到达后才会置1，向该位写1可清除该位

MAX_RT:若没有收到对方确认，24L01会自动超时重传，当到达最大重传次数后，该位被置1，向该位写1可清除该位。若不清除该位则无法进一步通信。

RX_P_NO: 3bit，表示正在读取缓冲区数据载荷的数据管道编号。000~101：数据管道编号。 110：没有使用 111：接收缓冲区空

注意：接收到新数据，数据发送完毕，重传到达最大次数都会引起中断，通过读取状态字可查询中断事件。

中断由IRQ引脚低电平触发。

/******************************************************************** SPI读写函数

写入一个字节并返回一个字节 ch：需要写入的字节

*********************************************************************/ /*****************************模拟SPI时序****************************/

uchar SPI_RW(uchar ch) {

uchar bit_ctr;

for(bit_ctr=0;bit_ctr<8;bit_ctr++) {

MOSI = (ch & 0x80); ch = (ch << 1); SCK = 1; ch |= MISO; SCK = 0; }

return(ch); }解释：

1、 该函数作用为一次SPI数据交换，将ch中一个字节数据按照高位在前低位在后的顺序串行发送，每发送一个bit都读回一个bit，8个比特发送完毕，同时也和24L01完成一次数据交换。

2、 该函数是spi通信的基本函数

3、 注意spi通信中，可以一次读取或写入多个字节，顺序为低字节在前，高字节在后，每个字节是高位在前，低位在后。

4、 参考SPI时序图，可见，上升沿写入1个bit，下降沿读入一个bit。 5、 该SPI通信函数只涉及一个字节的读写，没有涉及CS信号线。 SPI_RW_Reg（）函数应用举例，一次写入多个字节

/*************************************************************************/ /*reg:待写入的寄存器；value:待写入的值*/ uchar SPI_RW_Reg(uchar reg, uchar value)

{

uchar status; CSN = 0; status = SPI_RW(reg); SPI_RW(value); CSN = 1; return(status); }

函数：SPI_Write_Buf(uchar reg, uchar *pBuf, uchar uchars)

功能:用于写数据：为寄存器地址，pBuf：为待写入数据地址，len：写入数据的个数 ************************************************************************************************/

***********************************/

uchar SPI_Write_Buf(uchar reg, uchar *pBuf, uchar uchars) {

uchar status,uchar_ctr; CSN = 0; //SPI使能 status = SPI_RW(reg);

for(uchar_ctr=0; uchar_ctrPS：该函数完成多个字节的写入，返回状态字

本函数举例：

例：我们要设置本机地址，24L01的地址为5个字节，假设地址放在一个5字节的数组中 uchar const TX_ADDRESS[TX_ADR_WIDTH]= {0x34,0x43,0x10,0x10,0x01}; //本地地址

写寄存器的指令字为001A AAAA， AAAAA用于表示写入的寄存器地址，各个寄存器地址可查阅数据手册

TX_ADDR寄存器在24L01中的地址为00010000，那么完整的指令字应该为00110000，可用如下定义和调用方法

//***********************NRF24L01指令字

******************************************************* #define READ_REG 0x00 //读寄存器指令 #define WRITE_REG 0x20 //写寄存器指令 #define RD_RX_PLOAD 0x61 //读取接收数据指令 #define WR_TX_PLOAD 0xA0 //写待发数据指令 #define FLUSH_TX 0xE1 //冲洗发送FIFO指令 #define FLUSH_RX 0xE2 //冲洗接收FIFO指令 #define REUSE_TX_PL 0xE3 //定义重复装载数据指令 #define NOP 0xFF //保留

//*****************SPI(nRF24L01)寄存器地址

****************************************************

#define CONFIG 0x00 //配置收发状态，CRC校验模式以及收发状态响应方式 #define EN_AA 0x01 //自动应答功能设置 #define EN_RXADDR 0x02 //可用信道设置 #define SETUP_AW 0x03 //收发地址宽度设置 #define SETUP_RETR 0x04 //自动重发功能设置 #define RF_CH 0x05 //工作频率设置

#define RF_SETUP 0x06 //发射速率、功耗功能设置 #define STATUS 0x07 //状态寄存器 #define OBSERVE_TX 0x08 //发送监测功能 #define CD 0x09 //地址检测

#define RX_ADDR_P0 0x0A //频道0接收数据地址 #define RX_ADDR_P1 0x0B //频道1接收数据地址 #define RX_ADDR_P2 0x0C //频道2接收数据地址 #define RX_ADDR_P3 0x0D //频道3接收数据地址 #define RX_ADDR_P4 0x0E //频道4接收数据地址 #define RX_ADDR_P5 0x0F //频道5接收数据地址 #define TX_ADDR 0x10 //发送地址寄存器

#define RX_PW_P0 0x11 //接收频道0接收数据长度 #define RX_PW_P1 0x12 //接收频道0接收数据长度 #define RX_PW_P2 0x13 //接收频道0接收数据长度 #define RX_PW_P3 0x14 //接收频道0接收数据长度 #define RX_PW_P4 0x15 //接收频道0接收数据长度 #define RX_PW_P5 0x16 //接收频道0接收数据长度 #define FIFO_STATUS 0x17 // FIFO栈入栈出状态寄存器设置 可用以下语句调用

SPI_Write_Buf(WRITE_REG + TX_ADDR, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH); //写本地地址 24L01被设置为接收模式后，可通过6个不同的数据通道（data pipe）接收数据。每个数据通道都有一个唯一的地址但是各数据通道的频率是相同的。这意味着可以有6个被配置成发送状态的nRF24L01可以和一个配置成接收状态的nRF24L01通信，并且接收方可以区分。数据通道0有一个唯一的40bit的可设置的地址。其余的通道1到通道5则地址前32位相同，而后8位不同。所有的数据通道都可以实现Enhanced ShockBurst模式。

24L01经验谈（二）

2011-05-15 09:31

NRF24L01使用数据通道的地址对接收的包进行确认。这意味着24L01在返回ACK的时候使用相同的地址。在发送端，数据通道0被用来接收确认信息，因此通道0的地址必须等于发送地址，这样才能收到确认信息。

当一个24L01发送结束后，它会打开接收器并等待确认。如果没有收到确认，则重发，直到收到确认。当重发超过一定次数则发出中断并改变状态寄存器。重发次数的在SETUP_RETR_ARC寄存器中设置。

无论何时收到确认，都会认为上一个数据包发送成功，这个数据包将被从发送缓冲区清除，并且把TX_DS IRQ置为高。

每次开始spi写，读回来的都是状态字。 射频收发工作在2.4~2.4835G 收发共用天线接口 GFSK调制

250k，1M，2M的空中速率 发射输出功率最高0dBm，即1mW 6路1对6星型网络（使用6个data pipe） 增强型ShockBurst包格式

前置域1byte 地址域3-5byte 包控制域9bit 载荷0-32字节 CRC1-2字节 地址域是接收机地址 包控制域

载荷长度6bit 载荷长度6bit说明最多32字节

Pid2bit NO_ACK1bit Pid用于包编号，用于确定是重发包还是新包

NO_ACK用于表示是否自动应答，如为1则表示无需自动应答 自动应答的延时和重发次数是可编程的。

/********************************************************************************/

/*函数：void SetRX_Mode(void) /*功能：数据接收配置

/********************************************************************************/

void SetRX_Mode(void) {

CE=0;

SPI_RW_Reg(WRITE_REG + CONFIG, 0x0f); // IRQ收发完成中断响应，16位CRC ，主接收 CE = 1;

Delay_us(15); //适当的延时 将00001111写入config寄存器 以下是config寄存器说明

保MASK_RX_D留，R 为0

MASK_TX_DS MASK_MAX_RT EN_CRC CRCO PWR_UP PRIM_RX MASK_RX_DR 和MASK_TX_DS和MASK_MAX_RT主要用于设置status寄存器中的这三位表示的事件发生时是否通过IRQ引脚来反映，1，不反映在IRQ上，0反映在IRQ上。 EN_CRC：1，启用CRC校验，0不启用 CRCO:0:1个字节crc，1：两个字节crc PWR_UP：1：powerup 0：powerdown PRIM_RX：1：PRX 0：PTX

24L01的工作模式和寄存器及IO口的关系如下

CE引脚的作用

一个ESB（Enhanced ShockBurst）周期，发送一个字节连带收到ACK大约339us

从powerdown状态需要先进入standyby状态，该状态转换需要1.5ms延迟，从standyby状态进入rx/tx状态，需要130us

置高CE维持最少10us，启动Enhanced ShockBurst发送 Enhanced ShockBurst™模式下发送数据流程

1. 配置config寄存器，将PRIM_RX置为0，表示发送模式

2. 当需要发送数据时，首先需要配置地址TX_ADDR，这个地址应该是接收端地址，即应该是接收端6个data pipe地址中的一个即可保证对方收到。如果要使用自动应答，当对方进行自动应答时也会使用这个地址，应答消息由发送端的datapipe0接收，所以发送的datapipe0的地址应等于TX_ADDR，若需要自动应答则。（若是和上一次发送是相同地址，则可不用重写地址）

3. 配置TX_PLD，将需要发送的数据送入nrf24L01，通过SPI连续写入数据载荷时，nrf24L01将自动对字节数计数。（数据载荷必须在cs为低的时候连续写入） 4. 将CE置高并维持最少10us，这个脉冲将启动ShockBurst发送 5. NRF24L01： a) 打开射频 b) 启动晶振 c) 数据打包 d) 发送

6. 如果启动了自动应答（且重传次数未达到最大值），NRF24L01将自动转入接收状态。若在规定时间内收到了应答包，则这是一次成功的发送，TX FIFO中的数据被清除，同时置高status寄存器中的TX_DS位。如果在规定时间内未收到应答包则自动重传（当启用自动重传时，由SETUP_RETR寄存器中的ARC位指定重传次数）。当重传次数到达最大值依然没有收到应答，则status寄存器中的MAX_RT被置高，TX FIFO缓冲区中的数据并不被移除。MAX_RT或TX_DS被置高都会在IRQ引脚上引起中断（低电平有效，重写status寄存器中的对应位可清除）。在到达最大重传次数并引发中断后，在没有清除MAX_RT之前，任何数据都不能发送。每次发生MAX_RT中断，PLOS_CNT计数器都会加1，用于统计丢包数。 7. CE置低以后，设备进入STANDBY_I状态。否则TX FIFO缓冲区中的下一个数据载荷将被发送。如果数据缓冲区空，而CE仍然为高，设备将进入STANDBY-II模式。

8. 如果设备处于STANDBY-II模式，当CE置低后，设备将进入STANDBY-I模式。 （STANDBY模式可减少电流的消耗，在该模式下，SPI通信仍然可以完成） Enhanced ShockBurst™模式下接收数据流程

1. 设置config寄存器中的PRIM_RX为1，且置CE为高 2. 130us之后，NRF24L01开始监视射频信号

3. 当合法的包被接收到（地址匹配），数据被存储到RX-FIFO缓冲区中，status寄存器中的RX_DR被置高，IRQ引脚同时发出中断信号（如果未屏蔽该信号）。Status寄存器中的RX_P_NO指示这个应该接收该数据的DATA PIPE号。 4. 如果自动应答启用的话，一个应答信号将被发出 5. MCU将CE置为低将进入STANDBY-I模式 6. MCU可通过SPI读出接收到的数据 另外：关于24L01组网想说明几点应注意的地方： （1）注意地址的分配

文档中明确说明只有通道0具有5个字节的可配置地址，其他的5个节点都只有1字节可自由配置地址，

比如可以在接收节点这样配置：uint const RXADR0[RX_ADR_WIDTH]= {0x34,0x43,0x10,0x10,0x01}; //接收地址

uint const RXADR1[RX_ADR_WIDTH]= {0xc1,0xc2,0xc2,0xc2,0xc2}; //通道1地址 uint const RXADR2[1]= {0xc2}; //通道2地址 uint const RXADR3[1]= {0xc3}; //通道3地址 uint const RXADR4[1]= {0xc4}; //通道4地址 uint const RXADR5[1]= {0xc5}; //通道5地址

然后将各发送节点地址与接收端相应通道地址设置相同即可 （2）接收节点对各发送节点进行区分

这个就是判断状态寄存器的1-3位即可达到区分的目的