NRF24L01P(nrf24l01+)从入门到使用

目录

NRF24L01+硬件资源

工作模式

接收地址与发送地址的理解

一对一模式（一收一发） 

 多对一模式（六发一收）

使用ACK自动回复带数据功能

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NRF24L01+硬件资源

运行条件：

电压：最小值=1.9V；典型值=3.0V；最大值=3.6V； 有一些反映不小心接入5V的电，烧模块，只是经验，值得注意。如果要接入5V，需要使用电阻进行分压，可通过U=RI进行计算。 工作温度：-40℃——85℃。典型值=27℃

工作模式

上电之后，要等待100ms的时间让其渡过上电不稳定状态，进入TX/RX模式时，有130微秒的等待时间，一定要让PLL准备好，不然数据有可能乱码。

下图中，黑色粗框是官方推荐的模式转换线路，虚框是过渡状态，该状态下一定会转换到下一个状态。

接收地址与发送地址的理解

PTX端（发射端）需要用到的地址：TX_ADDR和RX_ADDR_P0。（使用P0通道进行通信，使用其他通道x，地址就写：RX_ADDR_Px。）

PRX端（接收端）需要用到的地址：RX_ADDR_P0。（使用P0通道进行通信或者Px）

PTX的职责：1、发送数据给接收端（PRX)；2、接收PRX的应答信号（ACK)

PRX的职责：1、接收发送端的发送数据；2、发送应答信号(ACK)给PTX

所以：

①当我们写入5个字节的地址在TX_ADDR中时，PTX以TX_ADDR中的地址为目标，把FIFO中的数据发送到空中；

②PRX在空中收到信号后，把目的地址拿出来与RX_ADDR_P0中的地址对比（自动进行），匹配则说明时发送给自己的，并接收；

③PRX通道RX_ADDR_P0回复ACK；

④PTX接收ACK，目的地址与自身的RX_ADDR_P0对比，一致，则说明ACK发送给自己，最后确认收到ACK应答信号，通讯完成。

一对一模式（一收一发） 

拿stm32f103为例，其他芯片可以参考其思路。

1、启用外设时钟：SPI1、GPIOA、AFIO（开启中断时）、USART1（使用串口时）

2、初始化SPI1的IO引脚，外部中断，串口

 

void GPIO_SPI1_Init(void)                         //SPI1引脚初始化
{
	GPIO_InitTypeDef pa;
	pa.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;                 //SCK(pa5)、MOSI(pa7)推挽复用
	pa.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_7;
	pa.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&pa);
	
	pa.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;
	pa.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_1;            //MISO(pa6)、IRQ(pa1)上拉输入
	pa.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&pa);
	
	pa.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
	pa.GPIO_Pin=GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_4;            //CE(pa2)、CSN(pa4)推挽输出
	pa.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&pa);
	
	GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_4);
	GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);
}

void EXTI1_Init(void)                   //外部中断初始化相关
{
	EXTI_InitTypeDef exti1;
	NVIC_InitTypeDef nvic;
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	
	GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource1);
	
	exti1.EXTI_Line=EXTI_Line1;
	exti1.EXTI_LineCmd=ENABLE;
	exti1.EXTI_Mode=EXTI_Mode_Interrupt;
	exti1.EXTI_Trigger=EXTI_Trigger_Falling;
	EXTI_Init(&exti1);
	
	nvic.NVIC_IRQChannel=EXTI1_IRQn;
	nvic.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	nvic.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2;
	nvic.NVIC_IRQChannelSubPriority=2;
	NVIC_Init(&nvic);
}

void USART1_Init(void)                   //串口初始化相关
{
	GPIO_InitTypeDef pa9,pa10;
	USART_InitTypeDef usart1;

	pa9.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
	pa9.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;
	pa9.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&pa9);
	
	pa10.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;
	pa10.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;
	pa10.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&pa10);
	
	usart1.USART_BaudRate=9600;
	usart1.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;
	usart1.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;
	usart1.USART_Parity=USART_Parity_No;
	usart1.USART_StopBits=USART_StopBits_1;
	usart1.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;
	USART_Init(USART1,&usart1);
	
	USART_Cmd(USART1,ENABLE);	
}

3、初始化SPI1，并使能。

void SPI1_Init(void)
{
	SPI_InitTypeDef spi1;
	spi1.SPI_BaudRatePrescaler=SPI_BaudRatePrescaler_16;
	spi1.SPI_CPHA=SPI_CPHA_1Edge;
	spi1.SPI_CPOL=SPI_CPOL_Low;
	spi1.SPI_CRCPolynomial=7;                             
	spi1.SPI_DataSize=SPI_DataSize_8b;
	spi1.SPI_Direction=SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
	spi1.SPI_FirstBit=SPI_FirstBit_MSB;
	spi1.SPI_Mode=SPI_Mode_Master;
	spi1.SPI_NSS=SPI_NSS_Soft;
	SPI_Init(SPI1,&spi1);
	
	SPI_Cmd(SPI1,ENABLE);
}

4、初始化模块，进入Standby-I模式 

void NRF24L01_TX_Init(void)
{
	TX_CE=0;
	TX_CSN=1;
}
/*
*TX_CE、TX_CSN已经通过宏定义到指定F103上的引脚。CE为工作模式选择，CSN为片选
*
/

 5、配置模块工作状态，根据CONFIG寄存器的不同，有PTX,PRX模式可选

 PTX_Mode初始化步骤 24L01 相关寄存器（节点地址、通信频率、发射参数、有效数据宽度、CRC、EN_AA都要与PRX一致）
1）写 Tx 节点的地址 TX_ADDR
2）写 Rx 节点的地址（主要是为了使能 Auto Ack） RX_ADDR_P0
3）使能 AUTO ACK EN_AA
4）使能 PIPE 0 EN_RXADDR
5）配置自动重发次数 SETUP_RETR
6）选择通信频率 RF_CH
7）配置发射参数（低噪放大器增益、发射功率、无线速率） RF_SETUP
8 ) 选择通道 0 有效数据宽度 Rx_Pw_P0
9）配置 24L01 的基本参数以及切换工作模式 CONFIG

PRX_Mode初始化步骤 24L01 相关寄存器
1）写 Rx 节点的地址 RX_ADDR_P0
2）使能 AUTO ACK EN_AA
3）使能 PIPE 0 EN_RXADDR
4）选择通信频率 RF_CH
5) 选择通道 0 有效数据宽度 Rx_Pw_P0
6）配置发射参数（低噪放大器增益、发射功率、无线速率） RF_SETUP
7）配置 24L01 的基本参数以及切换工作模式 CONFIG

void NRF24L01_TX_Mode(void)
{
	TX_CE=0;
	NRF24L01_Write_Buf(NRF_WRITE_REG+TX_ADDR,(u8*)TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH);
	NRF24L01_Write_Buf(NRF_WRITE_REG+RX_ADDR_P0,(u8*)RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH);
	NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+EN_AA,0x01);
	NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+EN_RXADDR,0x01);
	NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+SETUP_RETR,0x1A);
	NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+RF_CH,40);
	NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+RF_SETUP,0x0F);
	NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+CONFIG,0x0E);

	TX_CE=1;
	delay_us(10);         //如果是连续发射，在初始化阶段就要拉高CE10us以上，一个一个包发送等到发送在拉高
}

void NRF24L01_RX_Mode(void)
{
	RX_CE=0;
	NRF24L01_RX_WRITE_Buf(NRF_WRITE_REG+RX_ADDR_P0,(u8*)RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH);
	NRF24L01_RX_WRITE_Reg(NRF_WRITE_REG+EN_AA,0x01);
	NRF24L01_RX_WRITE_Reg(NRF_WRITE_REG+EN_RXADDR,0x01);
	NRF24L01_RX_WRITE_Reg(NRF_WRITE_REG+RF_CH,40);
	NRF24L01_RX_WRITE_Reg(NRF_WRITE_REG+RF_SETUP,0x0F);
	NRF24L01_RX_WRITE_Reg(NRF_WRITE_REG+RX_PW_P0,RX_PLOAD_WIDTH);
	NRF24L01_RX_WRITE_Reg(NRF_WRITE_REG+CONFIG,0x0F);
	RX_CE=1;
	delay_us(130);        //开始进入接收模式，等待130us
}

 6、处理中断，并发送/接收信号

/*这是PTX端的中断函数*/
void EXTI1_IRQHandler(void)
{
	u8 status;
	if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1)!=RESET)
	{
		status=NRF24L01_Read_Reg(STATUS);
		NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+STATUS,status);
	if(status&MAX_TX)
	{
		NRF24L01_Write_Reg(FLUSH_TX,NOP);
		printf("\r\nMAX_TX");
	}
	else if(status&TX_OK)
	{
		printf("\r\nTX_OK");
	}
	else
	{		
		printf("\r\n0xF5");
	}
		EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);
	}
}

/*这是PRX端的中断函数*/
void EXTI1_IRQHandler(void)
{
	u8 status;
	u8 rxbuf[32];                         //在main.c文件中引用该rxbuf变量
	if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1)!=RESET)
	{
		status=NRF24L01_RX_READ_Reg(STATUS);
		NRF24L01_RX_WRITE_Reg(NRF_WRITE_REG+STATUS,status);
		printf("\r\nZD");
		if(status&RX_OK)
		{
			NRF24L01_RX_READ_Buf(RD_RX_PLOAD,rxbuf,RX_PLOAD_WIDTH);
			NRF24L01_RX_WRITE_Reg(FLUSH_RX,NOP);
			printf("\r\n%s",rxbuf);
		}
		EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);
	}
}

 多对一模式（六发一收）

初始化阶段，跟一对一通讯一样。唯一的区别就是在与接收通道不一样。

通道0（PX_ADDR_P0）可以写入32字节的任意地址；

通道1（PX_ADDR_P1）也可以写入32字节的任意地址，但是会对之后的P2~P5有影响；

通道2~通道5（PX_ADDR_P2~PX_ADDR_P5），在写入地址之前，一定要先写入P1的通道的地址，P2~P5高4字节地址跟P1的地址一致，低1字节可以自己手动写入。

如果要开启ACK应答，设置EN_AA与EN_RXADDR寄存器，要使用通道x，前面的x-1通道也要开启。如要使用通道3，那么通道0~通道2都要开启功能。

/*PTX端使用P2通道通讯*/
void NRF24L01_TX_Mode(void)
{
	TX_CE=0;
//	NRF24L01_Write_Buf(NRF_WRITE_REG+TX_ADDR,(u8*)TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH);
//	NRF24L01_Write_Buf(NRF_WRITE_REG+RX_ADDR_P0,(u8*)RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH);
	/*P1通道,TX_ADDRESS_P1是自定义的32字节数组*/
//	NRF24L01_Write_Buf(NRF_WRITE_REG+TX_ADDR,(u8*)TX_ADDRESS_P1,TX_ADR_WIDTH);              
//	NRF24L01_Write_Buf(NRF_WRITE_REG+RX_ADDR_P0,(u8*)TX_ADDRESS_P1,RX_ADR_WIDTH);	
	/*P2*/
	NRF24L01_Write_Buf(NRF_WRITE_REG+TX_ADDR,(u8*)TX_ADDRESS_P2,TX_ADR_WIDTH);
	NRF24L01_Write_Buf(NRF_WRITE_REG+RX_ADDR_P0,(u8*)TX_ADDRESS_P2,TX_ADR_WIDTH);	

	NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+EN_AA,0x3F);
	NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+EN_RXADDR,0x3F);
	NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+SETUP_RETR,0x1A);
	NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+RF_CH,40);
	NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+RF_SETUP,0x0F);
	NRF24L01_Write_Reg(NRF_WRITE_REG+CONFIG,0x0E);

	TX_CE=1;
	delay_us(10);         //如果是连续发射，在初始化阶段就要拉高CE10us以上，一个一个包发送就除外
}

/*进入接收模式*/
void NRF24L01_RX_Mode(void)
{
	RX_CE=0;
	NRF24L01_RX_WRITE_Buf(NRF_WRITE_REG+RX_ADDR_P0,(u8*)RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH);
	NRF24L01_RX_WRITE_Buf(NRF_WRITE_REG+RX_ADDR_P1,(u8*)RX_ADDRESS_P1,RX_ADR_WIDTH);     //新增P1通道地址
	NRF24L01_RX_WRITE_Buf(NRF_WRITE_REG+RX_ADDR_P2,(u8*)RX_ADDRESS_P2,1);                //设置P2通道地址
	NRF24L01_RX_WRITE_Reg(NRF_WRITE_REG+EN_AA,0x3F);                                     //使能所有通道自动应答
	NRF24L01_RX_WRITE_Reg(NRF_WRITE_REG+EN_RXADDR,0x3F);                                 //使能所有通道接收地址
	NRF24L01_RX_WRITE_Reg(NRF_WRITE_REG+RF_CH,40);
	NRF24L01_RX_WRITE_Reg(NRF_WRITE_REG+RF_SETUP,0x0F);
	NRF24L01_RX_WRITE_Reg(NRF_WRITE_REG+DYNPD,0x3F);
	NRF24L01_RX_WRITE_Reg(NRF_WRITE_REG+FEATURE,0x06);

	
	NRF24L01_RX_WRITE_Reg(NRF_WRITE_REG+RX_PW_P0,RX_PLOAD_WIDTH);  
	NRF24L01_RX_WRITE_Reg(NRF_WRITE_REG+RX_PW_P1,RX_PLOAD_WIDTH);                        //新增P1通道有效数据宽度
	NRF24L01_RX_WRITE_Reg(NRF_WRITE_REG+RX_PW_P2,RX_PLOAD_WIDTH);                        //新增P2通道有效数据宽度
	NRF24L01_RX_WRITE_Reg(NRF_WRITE_REG+CONFIG,0x0F);
	RX_CE=1;
	delay_us(130);
}

使用ACK自动回复带数据功能

使用ACK带数据回复，是一个十分有用的功能，让PTX/PRX能交换一些数据，而不用来回切换收/发角色。

 在PRX端收到数据后，MCU如果能在130us内将数据写入到FIFO寄存器中，那么在回复ACK信号时，会将FIFO内的数据带上，传输回去给PTX，以下图形象的说明了经过。

配置过程，其他跟上面一样，区别在于启用ACK回复带数据功能

发送端和接收端配置要一致：

▝ 启用DPL功能，DYNPD寄存器写0x3F,开启所有通道

▝ 启用FEATURE寄存器，写0x06，激活DPL,EN_ACK_PAY

以下接收端设置：

使用W_ACK_PAYLOAD命令（10101xxx)在130us内，在对应通道写入回复数据

0xA8:通道0                 0xAB:通道3

0xA9:通道1                 0xAC:通道4

0xAA:通道2                 0xAD:通道5

 

/*进入接收模式*/
void NRF24L01_RX_Mode(void)
{
	RX_CE=0;
......
	NRF24L01_RX_WRITE_Reg(NRF_WRITE_REG+DYNPD,0x3F);      //开启所有通道
	NRF24L01_RX_WRITE_Reg(NRF_WRITE_REG+FEATURE,0x06);    //激活DPL,EN_ACK_PAY
......
	NRF24L01_RX_WRITE_Reg(NRF_WRITE_REG+CONFIG,0x0F);
	RX_CE=1;
	delay_us(130);
}

/*PRX端的ACK回复*/
void EXTI1_IRQHandler(void)
{
	u8 status,receive_length;

	u8 ack_buf[32]={0x41,0x42,0x43,0x44,0x45,0x46,0x47,0x48,0x49,0x4A,0x4B,0x4C,0x4D,0x4E,0x4F,0x50,0x51,0x52,0x53,0x54,0x55,0x56,0x57,0x58,0x59,0x5A,0x5B,0x5C,0x5D,0x5E,0x60,0x61};
	if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1)!=RESET)
	{
		status=NRF24L01_RX_READ_Reg(STATUS);
		NRF24L01_RX_WRITE_Reg(NRF_WRITE_REG+STATUS,status);
		printf("\r\nZD");
		if(status&RX_OK)
		{

			NRF24L01_RX_WRITE_Buf(0xAA,ack_buf,32);                  //在P2通道写入ack_buf
			NRF24L01_RX_READ_Buf(RD_RX_PLOAD,rxbuf,RX_PLOAD_WIDTH);  //读取接收数据
			NRF24L01_RX_WRITE_Reg(FLUSH_RX,NOP);                     //刷新接收缓存
			printf("\r\n%s",rxbuf);                                  //打印接收到的数据
		}

		EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);
	}
}

 ART回复时间
        在2Mbps模式下，ack有效载荷大于15字节，则ARD必须大于500us
        在1Mbps模式下，ack有效载荷大于5字节，则ARD必须大于500us
        在250kbps模式下，不论有没有有效载荷，ARD必须大于500us

对于250kbps模式，ART时间表如下：

ART	ACK有效载荷
1500us	全部有效载荷
1250us	≦24
1000us	≦16
750us	≦8
500us	空载荷也要预留时间