Arduino连接nRF24L01无线收发模块



Arduino连接nRF24L01无线收发模块


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,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。有极低的电流消耗,当工作在发射模式下发射功率为-6dBm时电流消耗为9.0mA,接收模式时为12.3mA。掉电模式和待机模式下电流消耗更低。
nRF24L01参考数据:供电电压:1.9 V~3.6V;最大发射功率:0 dBm;最大数据传输率:2000 kbps;发射模式下电流消耗(0dBm时):11.3 mA;接收模式下电流消耗(2000kbps):12.3 mA;接收模式数据传输率为1000kbps下的灵敏度:-85 dBm;掉电模式下电流消耗:900 nA。

淘宝上面有两种nRF24L01模块,一种是单纯的nRF24L01模块,号称传输距离250m的,几块钱就有交易;另外一种是NRF24L01+PA+LNA模块,包含放大,号称可以传输1000m,价格几十块。实际距离视地形和障碍物而定,是否够远只能通过试用确定。

下面用廉价的第一种单纯nRF24L01模块做示例:

Arduino连接nRF24L01无线收发模块_第1张图片 

一、nRF24L01硬件连接:
此模块是使用SPI方式连接,在标准SPI口基础增加CE和CSN引脚: 
nRF24L01 Arduino UNO
VCC <-> 3.3V
GND <-> GND
CE <-> D9
CSN <-> D10
MOSI<-> D11
MISO<-> D12
SCK <-> D13
IRQ <-> 不接

还有就是nRF24L01属于对传模块。每块芯片既是发射器,也是接收器。所以一般来说,要使用两块nRF24L01+两块Arduino才能进行测试。

二、应用例子
实验1:

将Sender机A0的AD转换值无线发送到Receiver机

原理图:

Sender机(A0端与电源两端接一个电位器,阻值随意,一般1k~100k均可):
Arduino连接nRF24L01无线收发模块_第2张图片 
Arduino连接nRF24L01无线收发模块_第3张图片 
Receiver机:
Arduino连接nRF24L01无线收发模块_第4张图片 
Arduino连接nRF24L01无线收发模块_第5张图片 
代码:

首先需要安装Mirf库,可以在http://playground.arduino.cc/InterfacingWithHardware/Nrf24L01下载或者本文附件下载。

Sender机:
[pre lang="arduino" line="1" file="Sender.ino"]/*
nRF24L01 Arduino发送端

Ansifa
2015/3/7

引脚接法:
nRF24L01   Arduino UNO
VCC        <->        3.3V
GND        <->        GND
CE        <->        D9
CSN        <->        D10
MOSI<->        D11
MISO<->        D12
SCK        <->        D13
IRQ        <->        不接
*/

#include
#include
#include
#include
void setup()
{
    Serial.begin(9600);

    Mirf.cePin = 9;                //设置CE引脚为D9
    Mirf.csnPin = 10;        //设置CE引脚为D10
    Mirf.spi = &MirfHardwareSpi;
    Mirf.init();  //初始化nRF24L01                

        //设置接收标识符"Sen01"
    Mirf.setRADDR((byte *)"Sen01");
    //设置一次收发的字节数,这里发一个整数,写sizeof(unsigned int),实际等于2字节
    Mirf.payload = sizeof(unsigned int);
    //发送通道,可以填0~128,收发必须一致。
    Mirf.channel = 3;
    Mirf.config();

        //注意一个Arduino写Sender.ino,另一个写Receiver.ino。
        //这里标识写入了Sender.ino
    Serial.println("I'm Sender...");
}
unsigned int adata = 0;
void loop()
{
        //读取A0值到adata
    adata = analogRead(A0);

    //由于nRF24L01只能以byte单字节数组形式发送Mirf.payload个数据,
    //所以必须将所有需要传输的数据拆成byte。
    //下面定义byte数组,存放待发数据,因为Mirf.payload = sizeof(unsigned int);
    //实际下面等于byte data[2];
    byte data[Mirf.payload];

    //adata是unsigned int双字节数据,必须拆开。
    //将adata高低八位拆分:
    data[0] = adata & 0xFF;                //低八位给data[0],
    data[1] = adata >> 8;                //高八位给data[1]。

    //设置向"serv1"发送数据
    Mirf.setTADDR((byte *)"Rec01");
    Mirf.send(data);
    //while死循环等待发送完毕,才能进行下一步操作。
    while(Mirf.isSending()) {}
    delay(20);
}
[/code]
Receiver机:
[pre lang="arduino" line="1" file="Receiver.ino"]/*
nRF24L01 Arduino Receiver接收端

Ansifa
2015/3/7

引脚接法:
nRF24L01   Arduino UNO
VCC <-> 3.3V
GND <-> GND
CE  <-> D9
CSN <-> D10
MOSI<-> D11
MISO<-> D12
SCK <-> D13
IRQ <-> 不接
*/

#include
#include
#include
#include

    //定义一个变量adata存储最终结果,oldadata存储旧结果,防止相同结果刷屏。
    unsigned int adata = 0, oldadata = 0;

void setup()
{
    Serial.begin(9600);

    //---------初始化部分,不可随时修改---------
    Mirf.cePin = 9;     //设置CE引脚为D9
    Mirf.csnPin = 10;   //设置CE引脚为D10
    Mirf.spi = &MirfHardwareSpi;
    Mirf.init();  //初始化nRF24L01

    //---------配置部分,可以随时修改---------
    //设置接收标识符"Rev01"
    Mirf.setRADDR((byte *)"Rec01");
    //设置一次收发的字节数,这里发一个整数,
    //写sizeof(unsigned int),实际等于2字节
    Mirf.payload = sizeof(unsigned int);
    //发送通道,可以填0~128,收发必须一致。
    Mirf.channel = 3;
    Mirf.config();

    //注意一个Arduino写Sender.ino,另一个写Receiver.ino。
    //这里用来辨别写入了Receiver.ino程序
    Serial.println("I'm Receiver...");
}

void loop()
{
    //定义一个暂存数组,大小为Mirf.payload。
    byte data[Mirf.payload];
    if(Mirf.dataReady())    //等待接收数据准备好
    {
        Mirf.getData(data);    //接收数据到data数组
        //data[1]<左移8位与data[0]并,重组数据。
        adata = (unsigned int)((data[1] << 8) | data[0]);

        //与上一次结果比较,避免相同结果刷屏,降低串口流量
        if(adata != oldadata)
        {
            oldadata = adata; //本次结果作为历史结果。
            //Serial.print输出数据
            Serial.print("A0=");
            Serial.println(adata);
            //也可以输出双字节数据
            //Serial.write(data[1]);
            //Serial.write(data[0]);
        }

    }
}
[/code]

实验2:

将上述的数据绘图表。

修改一下输出格式,然后用现成的串口图表软件显示出来。

原理图:
与实验1一样。
代码:
发射端代码与原来一样。
接收端新代码:
[pre lang="arduino" line="1" file="Sender.ino"]
/*
nRF24L01 Arduino Receiver接收端
图表输出版本

Ansifa
2015/3/7

引脚接法:
nRF24L01   Arduino UNO
VCC <-> 3.3V
GND <-> GND
CE  <-> D9
CSN <-> D10
MOSI<-> D11
MISO<-> D12
SCK <-> D13
IRQ <-> 不接
*/

#include
#include
#include
#include

//定义一个变量adata存储最终结果。
unsigned int adata = 0;

void setup()
{
    Serial.begin(9600);

    //---------初始化部分,不可随时修改---------
    Mirf.cePin = 9;     //设置CE引脚为D9
    Mirf.csnPin = 10;   //设置CE引脚为D10
    Mirf.spi = &MirfHardwareSpi;
    Mirf.init();  //初始化nRF24L01

    //---------配置部分,可以随时修改---------
    //设置接收标识符"Rev01"
    Mirf.setRADDR((byte *)"Rec01");
    //设置一次收发的字节数,这里发一个整数,
    //写sizeof(unsigned int),实际等于2字节
    Mirf.payload = sizeof(unsigned int);
    //发送通道,可以填0~128,收发必须一致。
    Mirf.channel = 3;
    Mirf.config();

    //注意一个Arduino写Sender.ino,另一个写Receiver.ino。
    //这里用来辨别写入了Receiver.ino程序
    Serial.println("I'm Receiver...");
}

void loop()
{
    //定义一个暂存数组,大小为Mirf.payload。
    byte data[Mirf.payload];
    if(Mirf.dataReady())    //等待接收数据准备好
    {
        Mirf.getData(data);    //接收数据到data数组
        //data[1]<左移8位与data[0]并,重组数据。
        adata = (unsigned int)((data[1] << 8) | data[0]);

        //输出双字节数据
        Serial.write(data[0]);
        Serial.write(data[1]);
    }
}
[/code]

上位机:
直接用现成软件比如这个串口猎人。
配置如图。依照图片顺序配置成截图一样即可。
Arduino连接nRF24L01无线收发模块_第6张图片 
Arduino连接nRF24L01无线收发模块_第7张图片 
Arduino连接nRF24L01无线收发模块_第8张图片 
Arduino连接nRF24L01无线收发模块_第9张图片 

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