2.4G模块NRF24L01调试经验

参照野火STM32程序调试NRF24L01成功，颇获喜感

nRF24L01是一款工作在2.4~2.5GHz世界通用ISM频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括：频率发生器、增强型SchockBurstTM模式控制器、功率放大器、警惕振荡器、调制器、解调器。输出功率、频道选择和协议的设置可以通过SPI接口进行设置。

模块外形图如下图所示：                 PCB和引脚示意图如下图所示：

          

电路图如图所示：

VDD电压范围为1.9V~3.6V，我使用的是3.3V，与单片机的通信接口类型为SPI，读写时序如下图所示：

与开发板硬件连接如下：

 * 硬件连接：----------------------------—----|
            |  PA5-SPI1-SCK     : NRF -SCK  |
            |   PA6-SPI1-MISO  : NRF -MISO |
            |   PA7-SPI1-MOSI  : NRF -MOSI |
            |   PA4          : NRF -CE     |
 *          |   PA3                       : NRF -CSN  |
            | PA2          : NRF -IRQ    |
 *           -------------------------------------------

引脚配置如下：

  /*配置 SPI_NRF_SPI的 SCK,MISO,MOSI引脚，GPIOA^5,GPIOA^6,GPIOA^7 */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用功能
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  

  /*配置SPI_NRF_SPI的CE引脚，GPIOA^4和SPI_NRF_SPI的 CSN 引脚: NSS GPIOC^4*/
   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

   /*配置SPI_NRF_SPI的IRQ引脚，GPIOA^2*/
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU ;  //上拉输入
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); 

SPI配置如下：

  SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;    //双线全双工
  SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;	 		        //主模式
  SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;	 		//数据大小8位
  SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;		 		//时钟极性，空闲时为低
  SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;				//第1个边沿有效，上升沿为采样时刻
  SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;		   		//NSS信号由软件产生
  SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_8;    //8分频，9MHz
  SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;  		        //高位在前
  SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;
  SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);

  /* Enable SPI1  */
  SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);

配置进入接收模式：

void NRF_RX_Mode(void)
{
   NRF_CE_LOW();	
   SPI_NRF_WriteBuf(NRF_WRITE_REG+RX_ADDR_P0,RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH);//写RX节点地址
   SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+EN_AA,0x01);    //使能通道0的自动应答    
   SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+EN_RXADDR,0x01);//使能通道0的接收地址    
   SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+RF_CH,CHANAL);      //设置RF通信频率    
   SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+RX_PW_P0,RX_PLOAD_WIDTH);//选择通道0的有效数据宽度      
   SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+RF_SETUP,0x07); //设置TX发射参数,0db增益,1Mbps,低噪声增益开启   
   SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+CONFIG, 0x0f);  //配置基本工作模式的参数;PWR_UP,EN_CRC,16BIT_CRC,接收模式
   NRF_CE_HIGH(); /*CE拉高，进入接收模式*/ 
   delay_ms(100); //CE拉高一段时间
}    

配置进入发射模式：

void NRF_TX_Mode(void)
{  
   NRF_CE_LOW();		
   SPI_NRF_WriteBuf(NRF_WRITE_REG+TX_ADDR,TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH);    //写TX节点地址; 
   SPI_NRF_WriteBuf(NRF_WRITE_REG+RX_ADDR_P0,RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH); //设置TX节点地址,主要为了使能ACK;   
   SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+EN_AA,0x01);     //使能通道0的自动应答;    
   SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+EN_RXADDR,0x01); //使能通道0的接收地址;  
   SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+SETUP_RETR,0x1a);//设置自动重发间隔时间:500us + 86us;最大自动重发次数:10次;
   SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+RF_CH,CHANAL);   //设置RF通道为CHANAL;
   SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+RF_SETUP,0x07);  //设置TX发射参数,0db增益,1Mbps,低噪声增益开启;   
   SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+CONFIG,0x0e);    //配置基本工作模式的参数;PWR_UP,EN_CRC,16BIT_CRC,发射模式,开启所有中断;
/*CE拉高，进入发送模式*/	
   NRF_CE_HIGH();
   delay_ms(100); //CE要拉高一段时间才进入发送模式
}

NRF24L01的开机自检：

u8 NRF_Check(void)
{
	u8 buf[5]={0xC2,0xC2,0xC2,0xC2,0xC2};
	u8 buf1[5];
	u8 i; 
	 
	SPI_NRF_WriteBuf(NRF_WRITE_REG+TX_ADDR,buf,5); /*写入5个字节的地址.  */  
	SPI_NRF_ReadBuf(TX_ADDR,buf1,5); /*读出写入的地址 */	              
	for(i=0;i<5;i++)   	/*比较*/ 
	{
		if(buf1[i]!=0xC2)
		break;
	}   
	if(i==5)
		return SUCCESS ;        //MCU与NRF成功连接 
	else
		return ERROR ;        //MCU与NRF不正常连接
}

数据发送：

u8 NRF_Tx_Dat(u8 *txb)
{
	u8 state;  
	NRF_CE_LOW(); /*ce为低，进入待机模式1*/						
	SPI_NRF_WriteBuf(WR_TX_PLOAD,txb,TX_PLOAD_WIDTH);	/*写数据到TX BUF 最大 32个字节*/
	NRF_CE_HIGH();	  /*CE为高，txb非空，发送数据包 */   	  		                           
	while(NRF_Read_IRQ()!=0);  /*等待发送完成中断 */  	
	state = SPI_NRF_ReadReg(STATUS); /*读取状态寄存器的值 */ 
	SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+STATUS,state); /*清除TX_DS或MAX_RT中断标志*/ 	
	SPI_NRF_WriteReg(FLUSH_TX,NOP);    //清除TX FIFO寄存器 
	 /*判断中断类型*/    
	if(state&MAX_RT)                     //达到最大重发次数
        return MAX_RT; 

	else if(state&TX_DS)                  //发送完成
        return TX_DS;
	else
        return ERROR;                 //其他原因发送失败
} 

数据接收，可放在主函数里循环检测，也可更换为中断模式检测：

u8 NRF_Rx_Dat(u8 *rxb)
{
	u8 state; 
	NRF_CE_HIGH();	 //进入接收状态
	 /*等待接收中断*/
	//while(NRF_Read_IRQ()!=0);/////////////////////////////////////////////// 
	NRF_CE_LOW();  	 //进入待机状态	             
	state = SPI_NRF_ReadReg(STATUS);	/*读取status寄存器的值*/  
	if(state&RX_DR)  /*判断是否接收到数据*/  //接收到数据
	{									     
		SPI_NRF_WriteReg(NRF_WRITE_REG+STATUS,state);/* 清除中断标志*/ 
		SPI_NRF_ReadBuf(RD_RX_PLOAD,rxb,RX_PLOAD_WIDTH);//读取数据
//	    SPI_NRF_WriteReg(FLUSH_RX,NOP);          //清除RX FIFO寄存器
		return RX_DR; 
	}else    
		return ERROR;                    //没收到任何数据
}

主循环任务程序如下：

void nrf_task(void *pdata)
{
   	while(NRF_Check()!=SUCCESS){
        	delay_ms(100);
	}
	NRF_TX_Mode();//主动请求连接
	nrf_Txbuf[0]='H';
	nrf_Txbuf[1]='E';
	nrf_Txbuf[2]='L';
	nrf_Txbuf[3]='L';
	nrf_Txbuf[4]='0';
	do
	{ 	  
		status = NRF_Tx_Dat(nrf_Txbuf);
	}while((status != TX_DS)&(status != MAX_RT));//发送成功或者到达最大重发次数
    	if(status == MAX_RT) 
	{	 
		USART1_printf( USART1,"Connection Failed\r\n");
	}
    	memset(nrf_Txbuf,0,sizeof(nrf_Txbuf));
	NRF_RX_Mode();//配置为接收模式
    
    while(1)
    {
        /*等待接收数据*/
        status = NRF_Rx_Dat(nrf_Rxbuf);
        /*判断接收状态*/
        if(status == RX_DR)//接收到数据中断标志
        {
            Usb_SendData((char*)nrf_Rxbuf,strlen((char*)nrf_Rxbuf));//通过USB转发
        }
        
        if(0 != strlen((char*)nrf_Txbuf))//发送缓冲不为空
        {
            NRF_TX_Mode();//主动请求连接
            do
            { 	  
                status = NRF_Tx_Dat(nrf_Txbuf);
                delay_ms(10);
            }while((status != TX_DS)&(status != MAX_RT));//发送成功或者到达最大重发次数
            memset(nrf_Txbuf,0,sizeof(nrf_Txbuf));
            NRF_RX_Mode();//配置为接收模式
        }
        delay_ms(100);
    }
}