如何用软件模拟SPI总线进而对NRF24L01进行读写操作呢

如何用软件模拟SPI总线进而对NRF24L01进行读写操作呢？求解

张雪

2021-12-17 14:09:20

本文只要是以软件模拟SPI总线，对NRF24L01进行读写操作！***代码，经过测试是没有问题的！
点C源文件如下：
/**************************************************
1、地址的设置说明：
发射模式：通道0被用于接收应答信号，所以通道0地址需与发射节点的地址一致
接收模式：0通道地址任意设置，1~5通道地址高4个字节需一致。
当某通道地址与某发射节点地址一致时，便接收来自此节点的数据。
2、CE引脚的操作：
发射模式：NRF_CE=1 大于10us开始启动发射
接收模式：NRF_CE=1，130us后开始等待数据包
***************************************************/

#include "DX_nrf24L01.h"

DX_Nrf24L01::DX_Nrf24L01()
{
      initGpio();
      initArray();
}
void DX_Nrf24L01::initArray()
{
      unsigned char TX_ADDRESS[TX_ADDR_WIDTH] = {0xA0,0xA0,0xA0,0xA0,0xA0};
      unsigned char RX_ADDRESS_P0[RX_ADDR_WIDTH] = {0xA0,0xA0,0xA0,0xA0,0xA0};
      for(char i=0;i<5;i++)
      {
         this->TX_ADDRESS = TX_ADDRESS;
         this->RX_ADDRESS_P0 = RX_ADDRESS_P0;
      }
}

/**************************************************
* 初始化IO
**************************************************/
void DX_Nrf24L01::initGpio(void)
{
PC_DDR |= 0x68;
PC_CR1 |= 0x68; //SPI_MOSI and SPI_SCK and NRF_CSN PP_OUT

PG_DDR |= 0x01;
PG_CR1 |= 0x01; //NRF_CE PP_OUT

PC_DDR &= 0x7F;
PC_CR1 &= 0x7F; //SPI_MISO FLOAT_IN

PC_DDR &= ~0x10;
PC_CR1 |= 0x10; //NRF_IRQ UP_IN

NRF_CSN = 1;
}

/**************************************************
* 根据SPI协议，写一字节数据到NRF24L01，
* 同时从NRF24L01读出一字节
**************************************************/
unsigned char DX_Nrf24L01::readOrWrite(unsigned char byte)
{
unsigned char i;
for(i=0; i<8; i++)       // 循环8次
{
if(byte&0x80)  // byte最高位输出到SPI_MOSI
SPI_MOSI = 1;
else
SPI_MOSI = 0;
byte <<= 1;          // 低一位移位到最高位
SPI_SCK = 1;          // 拉高SCK，NRF24L01从SPI_MOSI读入1位数据，同时从SPI_MISO输出1位数据
byte |= SPI_MISO;    // 读SPI_MISO到byte最低位
SPI_SCK = 0;          // SCK置低
}
return byte;             // 返回读出的一字节
}

/**************************************************
* 写一字节数据到寄存器reg
**************************************************/
unsigned char DX_Nrf24L01::writeReg (unsigned char reg, unsigned char byte)
{
unsigned char status;
  NRF_CSN = 0;             // CSN置低，使能数据传输
NRF_CE = 0;  //待机模式，才能对寄存器写操作
  status = readOrWrite(reg);    // 选择寄存器，同时返回状态字
  readOrWrite(byte);             // 然后写数据到该寄存器
  NRF_CSN = 1;             // CSN拉高，结束数据传输
  return status;             // 返回状态寄存器
}

/**************************************************
* 从寄存器reg读出一字节数据
**************************************************/
unsigned char DX_Nrf24L01::readReg (unsigned char reg)
{
unsigned char reg_value;
  NRF_CSN = 0;             // CSN置低，使能数据传输
NRF_CE = 0;  //待机模式，才能对寄存器写操作
  readOrWrite(reg);             // 选择寄存器
  reg_value = readOrWrite(NOP); // 然后从该寄存器读数据
  NRF_CSN = 1;             // CSN拉高，结束数据传输
  return reg_value;          // 返回寄存器数据
}

/**************************************************
* 把pBuf缓存中的数据写入到NRF24L01，
* 通常用来写入地址和通道数据
**************************************************/
unsigned char DX_Nrf24L01::writeBuf(unsigned char reg, unsigned char *pBuf, unsigned char bytes)
{
unsigned char status, i;
  NRF_CSN = 0;                // CSN置低，使能数据传输
NRF_CE = 0;  //待机模式，才能对寄存器写操作
  status = readOrWrite(reg);       // 选择寄存器，同时返回状态字
  for(i=0; i {
readOrWrite(*(pBuf+i));    // 逐个字节写入NRF24L01
}
  NRF_CSN = 1;                // CSN拉高，结束数据传输
  return status;             // 返回状态寄存器
}

/**************************************************
* 从寄存器reg读出bytes个字节数据，
* 通常用来读取地址和通道数据。
**************************************************/
unsigned char DX_Nrf24L01::readBuf(unsigned char reg, unsigned char *pBuf, unsigned char bytes)
{
unsigned char status, i;
  NRF_CSN = 0;             // CSN置低，使能数据传输
NRF_CE = 0;  //待机模式，才能对寄存器写操作
  status = readOrWrite(reg);    // 选择寄存器，同时返回状态字
  for(i=0; i {
*(pBuf+i) = readOrWrite(NOP);// 逐个字节从NRF24L01读出
}
  NRF_CSN = 1;             // CSN拉高，结束数据传输
  return status;             // 返回状态寄存器
}

/**************************************************
* 将NRF24L01设置为发射模式
**************************************************/
void DX_Nrf24L01::TX_Mode(void)
{
/*拉低CE，进入低功耗模式才能操作寄存器*/
NRF_CE = 0;

/*设置所有通道的地址宽度，默认为5字节*/
  writeReg(WRITE_REG + SETUP_AW, 0x02);

/*写入发送节点地址*/
  writeBuf(WRITE_REG + TX_ADDR, TX_ADDRESS, TX_ADDR_WIDTH);

/*接收通道地址设置，发送模式下应向通道0写入与发送节点一致的地址，用于接收应答信号*/
/*通道1~5的地址设置需遵循一定的规则，请查阅手册*/
  writeBuf(WRITE_REG + RX_ADDR_P0, TX_ADDRESS, TX_ADDR_WIDTH);

/*接收通道地址使能设置，使能通道0的地址*/
  writeReg(WRITE_REG + EN_RXADDR, 0x01);

/*接收通道0有效数据宽度设置*/
  writeReg(WRITE_REG + RX_PW_P0, TX_PLOAD_WIDTH);

/*接收通道自动应答设置，使能通道0自动应答*/
  writeReg(WRITE_REG + EN_AA, 0x01);

/*自动重发设置*/
  writeReg(WRITE_REG + SETUP_RETR, 0x0D); //重发等待500+86us，自动重发5次

/*设置通信频率*/
/*计算公式：F=2400+RF_CH(MHz)，从2.4G到2.525G，共125个频点可用*/
  writeReg(WRITE_REG + RF_CH, 50);

/*设置发射参数：传输速率，发射功率等*/
  writeReg(WRITE_REG + RF_SETUP, 0x07); //速率1Mbps，功率最大0dBm，低噪声放大器增益

/*配置基本参数*/
/*开启IRQ引脚的三种中断，16位CRC校验，上电，发射模式*/
  writeReg(WRITE_REG + CONFIG, 0x0E);
}

/**************************************************
* 将NRF24L01设置为接收模式
**************************************************/
void DX_Nrf24L01::RX_Mode(void)
{
/*拉低CE，进入低功耗模式才能操作寄存器*/
NRF_CE = 0;

/*设置所有通道的地址宽度，默认为5字节*/
  writeReg(WRITE_REG + SETUP_AW, 0x02);

/*设置接收通道0地址，通道1~5的地址设置需遵循一定的规则，请查阅手册*/
  writeBuf(WRITE_REG + RX_ADDR_P0, RX_ADDRESS_P0, RX_ADDR_WIDTH);

/*接收通道地址使能设置，使能通道0的地址*/
  writeReg(WRITE_REG + EN_RXADDR, 0x01);

/*接收通道0有效数据宽度设置*/
  writeReg(WRITE_REG + RX_PW_P0, RX_PLOAD_WIDTH);

/*接收通道自动应答设置，使能通道0自动应答*/
  writeReg(WRITE_REG + EN_AA, 0x01);

/*设置通信频率*/
/*计算公式：F=2400+RF_CH(MHz)，从2.4G到2.525G，共125个频点可用*/
  writeReg(WRITE_REG + RF_CH, 50);

/*设置发射参数：传输速率，发射功率等*/
  writeReg(WRITE_REG + RF_SETUP, 0x07); //速率1Mbps，功率最大0dBm，低噪声放大器增益

/*配置基本参数*/
/*开启IRQ引脚的三种中断，16位CRC校验，上电，接收模式*/
  writeReg(WRITE_REG + CONFIG, 0x0F);

/*CE拉高，130us后开始等待数据包*/
NRF_CE = 1;
}

/**************************************************
* 参数：  *txbuf -> 要发送的数据包
* 返回值：发送成功与否的状态
**************************************************/
unsigned char DX_Nrf24L01::sendData(unsigned char *txbuf)
{
unsigned char status;

/*CE置低，进入待机模式*/
NRF_CE = 0;

/*写数据包到TX FIFO，最大32个字节*/
writeBuf(WR_TX_PLOAD, txbuf, TX_PLOAD_WIDTH);

/*CE置高，10us后发送数据包 */
NRF_CE = 1;

/*等待发送完成，IRQ中断引脚会被拉低 */
while(NRF_IRQ !=0);

/*读取状态寄存器STATUS的值 */
status = readReg(STATUS);

/*向STATUS的相应位写'1'，清除相应的中断标志*/
writeReg(WRITE_REG + STATUS, status);
      writeReg(WRITE_REG + STATUS, NOP);
/*清除FIFO状态寄存器*/
writeReg(FIFO_STATUS, NOP);

/*判断中断类型*/
if(status & TX_DS)             //1、发送完成
return TX_DS;
else if(status & MAX_RT)       //2、达到最大重发次数
return MAX_RT;
else
return ERROR;             //3、其它不明原因导致的发送失败
}

/**************************************************
* 参数：  *rxbuf -> 接收的数据包的存放位置
* 返回值：接收成功与否的状态
**************************************************/
unsigned char DX_Nrf24L01::receiveData(unsigned char *rxbuf)
{
unsigned char status;

/*CE置高，130us后开始接收数据包 */
NRF_CE = 1;

/*等待接收完成，IRQ中断引脚会被拉低 */
while(NRF_IRQ !=0);

/*CE置低，进入待机模式*/
NRF_CE = 0;

/*读取状态寄存器STATUS的值 */
status = readReg(STATUS);

/*向STATUS的相应位写'1'，清除相应的中断标志*/
writeReg(WRITE_REG + STATUS, status);
      writeReg(WRITE_REG + STATUS, NOP);
/*清除FIFO状态寄存器*/
writeReg(FIFO_STATUS, NOP);

/*判断中断类型*/
if(status & RX_DR)             //1、接收完成
{
/*从RX FIFO读出数据包*/
readBuf(RD_RX_PLOAD, rxbuf, RX_PLOAD_WIDTH);
return RX_DR;
}
else
return ERROR;             //2、其它不明原因导致的接收失败
}

/**************************************************
* 检查MCU与NRF24L01连接是否正常
**************************************************/
unsigned char DX_Nrf24L01::checkConnect(void)
{
unsigned char wbuf[5]={0xC2,0xC2,0xC2,0xC2,0xC2};
unsigned char rbuf[5];
unsigned char i=0;

  NRF_CSN = 0;                // CSN置低，使能数据传输
NRF_CE = 0;  //待机模式，才能对寄存器写操作

/*尝试向TX_ADDR写入5个字节*/
writeBuf(WRITE_REG + TX_ADDR, wbuf, 5);

/*再从TX_ADDR读出刚写入的5个字节*/
readBuf(TX_ADDR, rbuf, 5);

/*比较，完全匹配则说明连接正常*/
for(i=0; i<5; i++)
{
if(rbuf!=0xC2)
break;
}
if(i==5)
return SUCCESS;       //MCU与NRF连接成功
else
return ERROR;       //MCU与NRF连接失败
}

王欣

2021-12-17 14:09:29

点H头文件如下，主要是类的封装。
#ifndef __DX_NRF24L01_H__
#define __DX_NRF24L01_H__

#include "iostm8s105c6.h"

#define SUCCESS  0
#define ERROR !SUCCESS

/*地址宽度定义*/
#define TX_ADDR_WIDTH 5    //发射节点的地址宽度
#define RX_ADDR_WIDTH 5    //接收节点的地址宽度

/*数据宽度定义*/
#define TX_PLOAD_WIDTH  13 //发送数据的有效宽度,即一包数据包含的字节数
#define RX_PLOAD_WIDTH  13 //接收数据的有效宽度,即一包数据包含的字节数

/*标志位定义*/
#define RX_DR          0x40 //接收完成标志,状态寄存器的第6位
#define TX_DS          0x20 //发送完成标志,状态寄存器的第5位
#define MAX_RT       0x10 //重发最大次数标志，状态寄存器的第4位

/*一共8条指令码定义*/
#define READ_REG       0x00  // Define read command to register
#define WRITE_REG    0x20  // Define write command to register
#define RD_RX_PLOAD    0x61  // Define RX payload register address
#define WR_TX_PLOAD    0xA0  // Define TX payload register address
#define FLUSH_TX       0xE1  // Define flush TX register command
#define FLUSH_RX       0xE2  // Define flush RX register command
#define REUSE_TX_PL    0xE3  // Define reuse TX payload register command
#define NOP          0xFF  // Define No Operation, might be used to read status

/*NRF寄存器地址定义*/
#define CONFIG       0x00  // 'Config' register address
#define EN_AA          0x01  // 'Enable Auto Acknowledgment' register address
#define EN_RXADDR    0x02  // 'Enabled RX addresses' register address
#define SETUP_AW       0x03  // 'Setup address width' register address
#define SETUP_RETR    0x04  // 'Setup Auto. Retrans' register address
#define RF_CH          0x05  // 'RF channel' register address
#define RF_SETUP       0x06  // 'RF setup' register address
#define STATUS       0x07  // 'Status' register address
#define OBSERVE_TX    0x08  // 'Observe TX' register address
#define CD             0x09  // 'Carrier Detect' register address
#define RX_ADDR_P0    0x0A  // 'RX address pipe0' register address
#define RX_ADDR_P1    0x0B  // 'RX address pipe1' register address
#define RX_ADDR_P2    0x0C  // 'RX address pipe2' register address
#define RX_ADDR_P3    0x0D  // 'RX address pipe3' register address
#define RX_ADDR_P4    0x0E  // 'RX address pipe4' register address
#define RX_ADDR_P5    0x0F  // 'RX address pipe5' register address
#define TX_ADDR       0x10  // 'TX address' register address
#define RX_PW_P0       0x11  // 'RX payload width, pipe0' register address
#define RX_PW_P1       0x12  // 'RX payload width, pipe1' register address
#define RX_PW_P2       0x13  // 'RX payload width, pipe2' register address
#define RX_PW_P3       0x14  // 'RX payload width, pipe3' register address
#define RX_PW_P4       0x15  // 'RX payload width, pipe4' register address
#define RX_PW_P5       0x16  // 'RX payload width, pipe5' register address
#define FIFO_STATUS    0x17  // 'FIFO Status Register' register address

/**************引脚定义**************************/
#define SPI_MOSI  PC_ODR_ODR6
#define SPI_MISO  PC_IDR_IDR7
#define SPI_SCK PC_ODR_ODR5
#define NRF_CE PG_ODR_ODR0
#define NRF_CSN PC_ODR_ODR3
#define NRF_IRQ PC_IDR_IDR4

class DX_Nrf24L01
{

private:
      /*节点地址定义*/
      unsigned char TX_ADDRESS[TX_ADDR_WIDTH];
      unsigned char RX_ADDRESS_P0[RX_ADDR_WIDTH];
      /*封闭函数声明*/
      void initGpio(void);
      void initArray(void);

      unsigned char readOrWrite(unsigned char byte);
      unsigned char readReg (unsigned char reg);
      unsigned char readBuf(unsigned char reg, unsigned char * pBuf, unsigned char bytes);
      unsigned char writeReg (unsigned char reg, unsigned char value);
      unsigned char writeBuf(unsigned char reg, unsigned char * pBuf, unsigned char bytes);


public:
      void TX_Mode(void);
      void RX_Mode(void);
      unsigned char sendData(unsigned char *txbuf);
      unsigned char receiveData(unsigned char *rxbuf);
      unsigned char checkConnect(void);
      DX_Nrf24L01();

};

#endif

main文件应用如下：主要是实现收发数据的测试以及硬件连接的检测。
#include "DX_nrf24L01.h"
#include "DX_uart2.h"
#include "DX_delay.h"

//实例化设备对象
DX_Nrf24L01 NRF24L01;
DX_Delay    Delay;
extern DX_Uart2 Uart2;

unsigned char TX_Buf[TX_PLOAD_WIDTH]= "GDUTELC-2015"; //要发送的数据可以是单个字节数据，也可以是字符串
unsigned char RX_Buf[RX_PLOAD_WIDTH];
unsigned char Status=0;

int main(void)
{
while(1)
{
      Status = NRF24L01.checkConnect();
      if(Status==SUCCESS)
         Uart2.sendStr((unsigned char*)"MCU与NRF24L01连接成功！ rn");
      else
         Uart2.sendStr((unsigned char*)"MCU与NRF24L01连接失败！ rn");

      NRF24L01.RX_Mode(); //发送成功后马上转为接收模式，
                                             //等待从机将接收到的数据原封不动地发回来
      Uart2.sendStr((unsigned char*)"当前设置为：接收模式！rn");
      Status = NRF24L01.receiveData(RX_Buf);  //接收从机发回的数据，同时返回接收状态
      if(Status==RX_DR)
      {
            Uart2.sendStr((unsigned char*)"数据接收成功！rn");
            Uart2.sendStr((unsigned char*)"已接收数据：");
            Uart2.sendStr(RX_Buf);
            Uart2.sendStr((unsigned char*)"rnrn");
      }
      else
            Uart2.sendStr((unsigned char*)"数据接收失败rnrn");

      NRF24L01.TX_Mode();
      Uart2.sendStr((unsigned char*)"当前设置为：发射模式！rn");
      Status = NRF24L01.sendData(TX_Buf);  //发送数据，同时返回发送状态
      if(Status==TX_DS)
      {
            Uart2.sendStr((unsigned char*)"数据发送成功！rn");
            Uart2.sendStr((unsigned char*)"已发送数据：");
            Uart2.sendStr(TX_Buf);
            Uart2.sendStr((unsigned char*)"rnrn");
      }
      else if(Status==MAX_RT)
            Uart2.sendStr((unsigned char*)"达到最大重发次数！rnrn");
      else
            Uart2.sendStr((unsigned char*)"数据发送失败rnrn");

      Delay.delayS(4);

}
return 0;
}

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张雪

王欣

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