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NRF24L01无线通信模块使用示例和调试心得分享

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2021-12-17 06:02:19　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 50 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 44 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 42 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 41 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 40 个回答。邀请回答 hjfjsdgfjdsf 该类别下有 37 个回答。邀请回答 fdjslkjd 该类别下有 35 个回答。邀请回答 uvysdfydad 该类别下有 35 个回答。邀请回答 werywer 该类别下有 35 个回答。邀请回答 h1654155957.9520 该类别下有 35 个回答。邀请回答 jenny042 该类别下有 34 个回答。邀请回答 dfzvzs 该类别下有 34 个回答。邀请回答维生素B2 该类别下有 34 个回答。邀请回答凤毛麟角该类别下有 34 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 33 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 33 个回答。邀请回答刘洋该类别下有 33 个回答。邀请回答 meihuacg 该类别下有 33 个回答。邀请回答储蓄叛逆该类别下有 32 个回答。邀请回答尼克wo 该类别下有 32 个回答。邀请回答举报李娓仑相关推荐 • 如何实现无线通信模块NRF24L01接口原理图设计？ 1388 • STM32单片机的NRF24L01无线通信模块如何使用？ 2620 • 如何解决STM32调试NRF24L01模块无线收发通信遇到的问题？ 1059 • NRF24L01模块的无线双向通信有何作用 1153 • 如何去实现NRF24L01模块的2.4G无线通信呢 1414 • 如何对NRF24L01无线通信进行调试呢 1695 • NRF24L01是如何实现点对点或者是1（收）对6（发）的无线通信呢 865 • 如何在STM32F1开发板上去实现NRF24L01模块的无线通信呢 1029 • 请问各位大神nRF905和nRF24L01哪个无线通信模块好一些？ 7264 • 请问NRF24L01能否实现多机相互通信？ 2296 1个回答

　　nRF24L01是由NORDIC生产的工作在2.4GHz~2.5GHz的ISM 频段的单片无线收发器芯片。凭借其低功耗、传输速率高、误传率低等的优点，现已广泛应用在各种嵌入式系统中。本文就该模块总结一些学习过程中的经验和心得。

  1. NRF24L01模块
　　该模块工作电压为3.3V，当该模块与单片机相连时，两者基于SPI通信协议进行数据交换。如果有两个以上的NRF无线模块且当代码中未设置SPI片选信号时，此时可一对多通信（即一个发多个收到该信息）。其外观如下：




NRF24L01模块外观　　下面是该模块的PCB图，其中CE、CSN、IRQ为控制引脚；MOSI、MISO、SCK为SPI通信引脚。上面的这些引脚均可直接接普通的IO口，而不必特意选择SPI外设对应的引脚。下面解释各个引脚的具体含义：




NRF24L01PCB封装 [tr]引脚引脚含义[/tr]

VCC、GND	电源引脚，注意务必接到3.3V的电源上
CE	使能引脚
CSN	SPI片选引脚
SCK	SPI时钟信号引脚
MOS、MISOI	SPI数据引脚
IRQ	可屏蔽中断引脚

　　本文的示例程序应用在两个NRF24L01模块之间相互通信的场合，其通信拓扑关系如下图：





本次实验中的通信关系图　　上图中，之所以为了添加上位机与单片机的通信，主要是为了控制和验证通信内容。  2. SPI通信协议
　　上面提到了SPI通信协议，了解该协议的主要特点将非常有助于我们的调试工作。下面就讲一讲SPI通信协议：
　　SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface）的缩写，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，越来越多的芯片集成了这种通信协议。
　　 SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（单向传输时）。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是MISO（主设备数据输入）、MOSI（主设备数据输出）、SCLK（时钟）、CS（片选）。
（1）MISO– Master Input Slave Output,主设备数据输入，从设备数据输出；
（2）MOSI– Master Output Slave Input，主设备数据输出，从设备数据输入；
（3）SCLK – Serial Clock，时钟信号，由主设备产生；
（4）CS – Chip Select，从设备使能信号，由主设备控制。
SPI通信的内部简明图如下：





　　从图中可以看出，主机和从机都有一个串行移位寄存器，主机通过向它的 SPI 串行寄存器写入一个字节来发起一次传输。寄存器通过 MOSI 信号线将字节传送给从机，从机也将自己的移位寄存器中的内容通过 MISO 信号线返回给主机。这样，两个移位寄存器中的内容就被交换。外设的写操作和读操作是同步完成的。如果只进行写操作，主机只需忽略接收到的字节；反之，若主机要读取从机的一个字节，就必须发送一个空字节来引发从机的传输。
　　SPI 主要特点有：可以同时发出和接收串行数据；可以当作主机或从机工作；提供频率可编程时钟；发送结束中断标志；写冲突保护；总线竞争保护等。
　　SPI 总线四种工作方式 SPI 模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置，时钟极性（CPOL）对传输协议没有重大的影响。如果CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果 CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。时钟相位（ CPHA）能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。如果CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降）数据被采样；如果 CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样。 SPI 主模块和与之通信的外设备时钟相位和极性应该一致。
SPI时序图如下：





SPI通信时序图 3. 软件设计
　　本次实验在stm32f10xxx单片机上学习NRF无线模块的通信特点。代码中主要包含：NRF24L01模块的驱动程序（如初始化、发送/接收数据等函数的编写）、串口通信等。软件流程如下：
（1）初始化NRF无线模块和其他必要的外设；
（2）进入默认发送数据状态；
（3）监控串口中断，确认是否要修改通信状态——切换发送/接收信息状态；
　　由于代码量较大，这里只展示主函数和串口中断服务函数如下：

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "24l01.h"
#include "timer.h"
#include "spi.h"
#include
#include "usart.h"

u8 mode;
int main()
{
u8 i;
  u8 hell[] = "Hello! NRF24L01",buff;
mode=1;
delay_init();
uart_init(115200);  //设置串口波特率
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
NRF24L01_Init(); //初始化NRF24L01模块
delay_ms(50);
  while(NRF24L01_Check()) //如果通信模块有问题会通过串口向上位机发送警告信息
{
printf("ERROR!n"); //向上位机报错
delay_ms(500);

}
while(1)
{
if(mode)
{
NRF24L01_TX_Mode();
for(i=0;hell!='';i++)
{
while(NRF24L01_TxPacket(&hell) != TX_OK); //发送一个字节
}
printf("%s",hell); //发送完后，再向上位机汇报所发送的内容
}
else
{
NRF24L01_RX_Mode();
i = 0;
while(NRF24L01_RxPacket(&buff));  //向上位机发送接收到的数据
printf("%c",buff);
}
}
}

void USART1_IRQHandler(void) //串口1中断服务程序，通过串口修改NRF24L01模块的工作状态
{
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)  //接收中断(接收到的数据必须是0x0d 0x0a结尾)
{
mode =USART_ReceiveData(USART1)-'0'; //读取接收到的数据
}
}