NRF24L01无线数传模块的使用 -

标题: NRF24L01无线数传模块的使用 [打印本页]

作者: 51黑fan 时间: 2016-1-30 02:13
标题: NRF24L01无线数传模块的使用
BK2411 是由博通（BEKEN）推出一款国产2.4G无线收发芯片，与nRF24L01 硬件引脚兼容，软件上和nRF24L01也是基本相同，可以说是nRF24L01的国产仿制品，针对工业控制、门禁、考勤、监控、安防等行业应用特点推出。
【模块】RF2411B

【说明】RF2411B是基于BK2411芯片开发而成的无线数传模块
【应用领域】
车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232数据通信、无线485/422数据通信、数字音频、数字图像传输等。
【模块尺寸】
34mm-17.5mm 板厚：1mm
【基本特性】

(1) 2.4Ghz 全球开放频段免许可证使用

(2) FSK调制使其拥有更好的灵敏度，GFSK调制给予了更好的频率效率

(3) 拥有1Mbps或者2Mbps的空中数据传送速率

(4) 可编程的输出功率有：-35, -25, -15, -5, 0, 5 dBm

(5) 在0 dBm的输出功率下，发送模式消耗14mA的功耗；

(6) 在1Mbps数据传送速率下，接受模式消耗21mA的功耗

(7) 允许+/- 60ppm 16 MHz的晶振

(8) 具有三级可变长度的有效载荷，长度可以1到32字节。或者一级可变长度的有效载荷，长度为1-255字节

(9) 自动数据处理功能

(10)适合于1：6星形网络的6数据通道，可以同时接收6个不同频率通道的数据包

(11)供应电源为1.9V到3.6V

(12)在POWERDOWN模式下为3uA的直流电流，在standby-I模式下为410uA直流电流

(13)带有最大时钟速率为8Mbps MCU的4针SPI接口

(14)RF2411有20个固定引脚，4x4 mm QFN的封装

【优点】

发射功率大（5 dBm)，所以最大通信距离要不nRF24L01远一些。大批量使用价格更低。

【缺点】

待机时功耗、正常模式下功耗都比nRF24L01要大，且收发状态切换时间比nRF24L01长。

编程指南

配置BK2411模块是通过SPI方式进行的，可配置为FIFO方式和直接方式，我们推荐BK2411工作于FIFO收发模式，这种工作模式下，系统的程序编制会更加简单，并且稳定性也会更高，因此，下文着重介绍把BK2411配置为FIFO收发模式的器件配置方法。

使用BK2411模块无需掌握任何专业无线或高频方面的理论，读者只需要具备一定的C语言程序基础即可。其中配置BK2411主要包括载波频率、调制方式、数据发送速率、CRC校验、前导码、同步字、数据头、地址等，本文档没有涉及到的问题，读者可以参考BK2411官方手册或向我们寻求技术支持。同时，为便于用户开发，我们提供系列配套评估套件，为产品开发保驾护航，使无线应用开发大大加速，并避免不必要的误区。

程序分析命令寄存器宏定义

//详细请参照英文PDF文档第16-17页

#define READ_REG 0x00 //读操作寄存器命令

#define WRITE_REG 0x20 //写操作寄存器命令

#define RD_RX_PLOAD 0x61 //读接收到数据命令

#define WR_TX_PLOAD 0xA0 //写待发送数据命令

#define FLUSH_TX 0xE1 //刷新发送FIFO命令

#define FLUSH_RX 0xE2 //刷新接收FIFO命令

#define REUSE_TX_PL 0xE3 //数据重发命令

#define W_TX_PAYLOAD_NOACK_CMD 0xb0 //在发送模式下使用，关闭自动应答

#define W_ACK_PAYLOAD_CMD 0xa8

//在接收模式下使用，将数据和ACK一起写到通道0的FIFO

#define ACTIVATE_CMD 0x50 //用于激活处于掉电模式或待机模式

#define R_RX_PL_WID_CMD 0x60 //从FIFO最高开始读数据

#define NOP 0xFF // 空操作

工作方式配置寄存器宏定义

//详细请参照英文PDF文档第19-24页.

#define CONFIG 0x00

//配置寄存器。主要配置工作方式

#define EN_AA 0x01

//各通道自动应答设置寄存器，打开或关闭通道P0-P5的ACK

#define EN_RXADDR 0x02

//各通道选择寄存器，用于打开或关闭通道P0-P5

#define SETUP_AW 0x03

//地址长度寄存器，用于设置地址长度，最小3字节，最大5字节

#define SETUP_RETR 0x04

//设置自动发送时间间隔

#define RF_CH 0x05

//工作频率设置寄存器，用于设置无线工作频率

#define RF_SETUP 0x06

// RF模式配置，用于设置功率大小，空中速率等

#define STATUS 0x07

//状态寄存器

#define OBSERVE_TX 0x08

//发送检测寄存器

#define CD 0x09

//载波侦听寄存器，用于检测空中是否有无线信号

#define RX_ADDR_P0 0x0A // P0接收地址

#define RX_ADDR_P1 0x0B // P0接收地址

#define RX_ADDR_P2 0x0C // P1接收地址

#define RX_ADDR_P3 0x0D // P2接收地址

#define RX_ADDR_P4 0x0E // P2接收地址

#define RX_ADDR_P5 0x0F // P3接收地址

#define TX_ADDR 0x10 // 发送地址

#define RX_PW_P0 0x11 // P0接收数据长度

#define RX_PW_P1 0x12 // P1接收数据长度

#define RX_PW_P2 0x13 // P2接收数据长度

#define RX_PW_P3 0x14 // P3接收数据长度

#define RX_PW_P4 0x15 // P4接收数据长度

#define RX_PW_P5 0x16 // P5接收数据长度

#define FIFO_STATUS 0x17 // FIFO状态寄存器，检测FIFO状态

#define PAYLOAD_WIDTH 0x1f // address 发送数据长度设置寄存器

//RF2411状态寄存器，详细请参照英文PDF文档第19页

#define STATUS_RX_DR 0x40 // 数据接收状态标志位

#define STATUS_TX_DS 0x20 // 数据发送状态标志位

#define STATUS_MAX_RT 0x10 //

#define STATUS_TX_FULL 0x01 //

状态寄存器宏定义

//详细请参照英文PDF文档第23页

#define FIFO_STATUS_TX_REUSE 0x40

#define FIFO_STATUS_TX_FULL 0x20

#define FIFO_STATUS_TX_EMPTY 0x10

#define FIFO_STATUS_RX_FULL 0x02

#define FIFO_STATUS_RX_EMPTY 0x01

自动应答寄存器宏定义

#define REG2_BUFFER_COUNT 0x02

#define REG3_STATUS 0x03

#define ASK_Rx_Full (1<<7)

#define ASK_Rx_Empty (1<<6)

#define ASK_Tx_Full (1<<5)

#define ASK_Tx_Empty (1<<4)

#define ASK__Reserved (1<<3)

#define ASK__Irqn_Tx_Err (1<<2)

#define ASK_Irqn_Rx_Done (1<<1)

#define ASK_Irqn_Tx_Done (1<<0)

#define ASK_Irqn_ALL (ASK__Irqn_Tx_Err|ASK_Irqn_Rx_Done|ASK_Irqn_Tx_Done)

BK2411 SPI读写时序操作

char SPI_RW(char _char)

{

char bit_ctr;

for(bit_ctr=0;bit_ctr<8;bit_ctr++) // output 8-bit

{

RF2411_MOSI = (_char & 0x80); // output 'char', MSB to MOSI

_char = (_char << 1); // shift next bit into MSB..

RF2411_SCK = 1; // Set SCK high..

_char |= RF2411_MISO; // capture current MISO bit

RF2411_SCK = 0; // ..then set SCK low again

}

return(_char); // return read char

}

BK2411 SPI写寄存器操作

void SPI_Write_Reg(char reg, char value)

{

RF2411_CSN = 0; // CSN low, init SPI transaction

op_status = SPI_RW(reg); // select register

SPI_RW(value); // ..and write value to it..

RF2411_CSN = 1; // CSN high again

}

BK2411 SPI读寄存器操作

char SPI_Read_Reg(char reg)

{

char value;

RF2411_CSN = 0; // CSN low, initialize SPI communication...

op_status=SPI_RW(reg); // Select register to read from..

value = SPI_RW(0); // ..then read registervalue

RF2411_CSN = 1; // CSN high, terminate SPI communication

return(value); // return register value

}

工作模式初始化

unsigned char code RegArrFSK[][2]=

{

{0,0x0e},

//CONFIG配置，IRQ引脚状态用于指示状态信息，配置为16位CRC校验，内部上电开启，

{1,0x3F}, //EN_AA ,所有通道都允许自动应答功能

{2,0x3F}, //EN_RXADDR,p0-p5通道全部打开

{3,0x03}, //SETUP_AW,地址长度设置为5字节

{4,0x31}, //SETUP_RETR

{5,0x17}, //RF_CH,工作频率设置为2.423GHZ

{6,0x15}, //RF_SETUP,{6,0x17},//1Mbps速率，功率设置为最大5db

{7,0x07}, //STATUS ,配置为数据包传输模式

{8,0x00}, //OBSERVE_TX

{9,0x00}, //CD

{12,0xc3}, //RX_ADDR_P2

{13,0xc4}, //RX_ADDR_P3

{14,0xc5}, //RX_ADDR_P4

{15,0xc6}, //RX_ADDR_P5

{17,0x20}, //RX_PW_P0

{18,0x20}, //RX_PW_P1

{19,0x20}, //RX_PW_P2

{20,0x20}, //RX_PW_P3

{21,0x20}, //RX_PW_P4

{22,0x20}, //RX_PW_P5

{23,0x00}, //FIFO状态寄存器

{28,0x3F}, //支持可变长数据包模式

{29,0x07}

};

BK2411发送模式设置

void SwitchToTxMode(void)

{

unsigned char value;

SPI_Write_Reg(FLUSH_TX,0); //刷新 Tx-FIFO

value=SPI_Read_Reg(CONFIG); //读取CONTIG状态

value=value&0xfd; //POWER DOWN 掉电

SPI_Write_Reg(WRITE_REG + CONFIG, value);

value=value&0xfe;

SPI_Write_Reg(WRITE_REG + CONFIG, value); //接收模式

value=value|0x02;

SPI_Write_Reg(WRITE_REG + CONFIG, value); //POWER ON 上电启动，并切换为发送模式

}

BK2411数据发送流程

void RF2411_SendPacket(unsigned char* buf,unsigned char len)

{

unsigned char temp=0;

SPI_Write_Buf(W_TX_PAYLOAD_NOACK_CMD,buf, len);

RF2411_Delay(400);

{

temp = SPI_Read_Reg(0x07);

}while(!(temp&0x70)); //判断 TX_DS，是否发送完毕

SPI_Write_Reg(0x07|WRITE_REG,0x70); //刷新状态寄存器，为一次一收发数据准备

}

BK2411接收模式设置

void SwitchToRxMode(void)

{

unsigned char value;

SPI_Write_Reg(FLUSH_RX,0); //刷新 Rx-FIFO

value=SPI_Read_Reg(STATUS); //读取工作状态

SPI_Write_Reg(WRITE_REG+STATUS,value);

// clear RX_DR or TX_DS or MAX_RT interrupt flag

value=SPI_Read_Reg(CONFIG); //读取CONTIG状态

value=value&0xfd;

SPI_Write_Reg(WRITE_REG + CONFIG, value); //先POWER DOWN 掉电

value=value|0x01;

SPI_Write_Reg(WRITE_REG + CONFIG, value); //设置为发送模式

value=value|0x02;

SPI_Write_Reg(WRITE_REG + CONFIG, value); //上电启动，并切换为接收模式

RF2411_CE=1;

}

BK2411接收数据流程

void RF2411_ReceivePacket(unsigned char* buf)

{

unsigned char payloadLen;

payloadLen=SPI_Read_Reg(R_RX_PL_WID_CMD);

SPI_Read_Buf(RD_RX_PLOAD,buf,payloadLen);

}

无线应用注意事项

(1) 无线模块的VCC电压范围为 1.8V-3.6V之间，不能在这个区间之外，超过3.6V将会烧毁模块。推荐电压3.3V左右。

(2) 除电源VCC和接地端，其余脚都可以直接和普通的51单片机IO口直接相连，无需电平转换。当然对3V左右的单片机更加适用了。

(3) 硬件上面没有SPI的单片机也可以控制本模块，用普通单片机IO口模拟SPI不需要单片机真正的串口介入，只需要普通的单片机IO口就可以了，当然用串口也可以了。模块按照接口提示和母板的逻辑地连接起来

(4) 标准DIP插针，如需要其他封装接口，或其他形式的接口，可联系我们定做。

(5) 任何单片机都可实现对无线模块的数据收发控制，并可根据我们提供的程序，然后结合自己擅长的单片机型号进行移植;

(6) 频道的间隔的说明：实际要想2个模块同时发射不相互干扰，两者频道间隔应该至少相差1MHZ，这在组网时必须注意,否则同频比干扰。

(7) 实际用户可能会应用其他自己熟悉的单片机做为主控芯片，所以，建议大家在移植时注意以下4点：

A:确保IO是输入输出方式，且必须设置成数字IO;

B:注意与使用的IO相关的寄存器设置，尤其是带外部中断、带AD功能的IO，相关寄存器一定要设置好;

C:调试时先写配置字，然后控制数据收发

D:注意工作模式切换时间

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