浅谈nRF24L01经典2.4G模块和nRF51822组合

只看该作者 · 2017-12-21 23:02

前言：

　　nRF51可以支持基于2.4G的互相通信、与NRF24LE1的通信、与NRF24LU1的通信、与NRF24L01的通信。

一、nRF51822基于2.4G和nRF51822通信

　　其中nRF51互相通信和之前用51操作nRF24L01很像，涉及到的只有几个核心的函数：

- nrf_esb_init---初始化ESB
- nrf_esb_enable---使能ESB
- nrf_esb_add_packet_to_tx_fifo---将数据送入发送队列

　　如果想知道发送是否成功等状态可以用：

- void nrf_esb_tx_success(uint32_t tx_pipe, int32_t rssi)// If an ACK was received, we send another packet.
- void nrf_esb_tx_failed(uint32_t tx_pipe)
- void nrf_esb_rx_data_ready(uint32_t rx_pipe, int32_t rssi)
- void nrf_esb_disabled(void)

　　整个架构比较简单：

二、NRF51822和NRF24LE1/NRF24LU1/NRF24L01通信

　　其中nrf51和其他三种类型的2.4G模块通信类似，比其自身通信稍微复杂，其配置流程如下：

bool nrf_esb_set_enabled_prx_pipes(uint32_t pipes)

用于使能接收通道，第0位对应通道1，依次类推，可同时使能多个通道

bool nrf_esb_set_crc_length (nrf_esb_crc_length_t length)

设置CRC校验，务必使发送方和接收方一致

bool nrf_esb_set_output_power(nrf_esb_output_power_t power)

设置发送功率，可选功率从4~-20,4为步数

bool nrf_esb_set_channel (uint32_t channel )

设置无线通讯频率。无线频率=(2400 + channel) MHz，0 <= channel <= 125。

bool nrf_esb_set_datarate(nrf_esb_datarate_t datarate)

设置通信速率：可选250Kbps,1M,2M

NRF51822 2.4G 通讯比较麻烦的就是地址设置，和NRF24LXX 系列的无线芯片的地址有所不同，NRF51822 2.4G 通讯地址是由两部分组成，配置地址时需要设置BASEn 和PREFIXn 寄存器，同时要指定BASEn 中地址长度。另外，NRF51822 的地址每个字节内的位必须首位对调才能和NRF24LXX 系列的一致。

NRF24LE1 端地址设置：

uint8_t TX_ADDRESS[5] = {0xE5,0xE4,0xE3,0xE2,0xE1}; //地址定义

hal_nrf_set_address(HAL_NRF_TX,TX_ADDRESS); //设置NRF24LE1 发射地址

NRF51822 端地址设置：

(void)nrf_esb_set_address_prefix_byte(0,0xE5);

(void)nrf_esb_set_base_address_0(0xE1E2E3E4);

(void)nrf_esb_set_base_address_length(NRF_ESB_BASE_ADDRESS_LENGTH_4B);

void nrf_esb_enable_dyn_ack (void )

使能动态数据长度

后记：nRF51822运行在传统2.4G模式下可以和之前的一些2.4G模块兼容，从而做出更个性化的通信网络。但更多的时候nRF51822用在BLE领域，比如bong手环、百度手环等一些设备上。但是其运行在BLE模式下需要搭载BLE协议栈，其复杂程度要比跑在经典2.4G模式下发杂得多。

当然了，24L01经典模块还有很多应用领域：

一、现在比较流行智能车制作，例如智能避障小车，智能跟随小车，智能寻迹小车在智能车制作中，在智能车各种组件电机驱动，控制主板，无线通信模块，在这之中无线通信模块最为重要。

二、智能家居是当前物联网的主要应用之一，当前采用的技术主要有ZigBee和Z-Wave技术。然而，ZigBee器件成本昂贵，Z-Wave技术是非开发式标准，存在系统的兼容性问题。针对上述问题，提出了基于NRF24L01实现智能家居系统的解决方案。最终测试结果表明，使用nrf24L01是一套低成本的智能家居解决方案，可进一步推进智能家居的应用。

　① MCU
　　STM8S103F3单片机具有用户可调整的16 MHz CPU时钟频率，容量为8 KB的Flash程序存储器，集成640 B真正的数据存储器EEPROM和1 KB的RAM，强大的I/O功能，具有16位高级控制定时器（TIM1）、SPI、I2C、UART、窗口看门狗、独立看门狗、ADC、PWM定时器（TIM2）、8位定时器（TIM4）等资源。单线接口模块（SWIM）和调试模块（DM），允许非侵入式、实时的在线调试和快速的存储器编程。STM8S103F3高度集成，精简外部电路可以设计出更小的节点。由于STM8S103F3单片机的这些特点，非常适合应用在无线传感器网络中。

② 射频收发器件nRF24L01
　　nRF24L01是一款工作在2.4～2.5 GHz世界通用工科医用频段的单片无线收发器芯片，芯片内置晶体振荡器、功率放大器、频率合成器以及调制器等功能模块，工作电压为1.9～3.6 V，有多达125个频道可供选择，输出功率和通信信道可以通过软件进行配置。
　　nRF24L01采用SPI总线接口与外部微控制器通信，最高可达10 Mb/s，数据发送传输最快可达2 Mb/s。
　　芯片自动处理字头和CRC，当发送数据时，只需要配置相关寄存器，将发送的数据和接收地址发送给nRF24L01，它会自动完成数据的打包（加字头和CRC校验码）和发送；当接收数据时，nRF24L01自动检测载波并进行地址匹配，接收到正确数据后自动移去字头、地址和CRC校验码，mcu通过SPI读取数据即可。

③ 采用2.4 GHz 这一频段来实现无线数据传输，考虑到选用的nRF24L01芯片在此频段上具备较多的频点，能够解决家庭间信道干扰问题，同时搭配成本低廉的STM8S103F3组成智能节点，可降低节点成本，也降低了开发难度。

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