基于RT-Thread的NRF24L01无线通信模块——点对点通信实验
前言
本文建立在成功使用RTT的SPI设备与NRF24L01模块建立通信联系，即成功对NRF24L01模块进行在位检测，
可参考这篇文章
RT-Thread(RTT)之SPI设备使用（以驱动nrf24l01模块为例）
发射端代码编写
1、首先是NRF的操作命令，以及寄存器地址
//NRF24L01寄存器操作命令
#define SPI_READ_REG 0x00 //读配置寄存器,低5位为寄存器地址
#define SPI_WRITE_REG 0x20 //写配置寄存器,低5位为寄存器地址
#define R_RX_PL_WID 0x60
#define RD_RX_PLOAD 0x61 //读RX有效数据,1~32字节
#define WR_TX_PLOAD 0xA0 //写TX有效数据,1~32字节
#define FLUSH_TX 0xE1 //清除TX FIFO寄存器.发射模式下用
#define FLUSH_RX 0xE2 //清除RX FIFO寄存器.接收模式下用
#define REUSE_TX_PL 0xE3 //重新使用上一包数据,CE为高,数据包被不断发送.
#define NOP 0xFF //空操作,可以用来读状态寄存器
//SPI(NRF24L01)寄存器地址
#define CONFIG 0x00 //配置寄存器地址;bit0:1接收模式,0发射模式;bit1:电选择;bit2:CRC模式;bit3:CRC使能;
//bit4:中断MAX_RT(达到最大重发次数中断)使能;bit5:中断TX_DS使能;bit6:中断RX_DR使能
#define EN_AA 0x01 //使能自动应答功能 bit0~5,对应通道0~5
#define EN_RXADDR 0x02 //接收地址允许,bit0~5,对应通道0~5
#define SETUP_AW 0x03 //设置地址宽度(所有数据通道):bit1,0:00,3字节;01,4字节;02,5字节;
#define SETUP_RETR 0x04 //建立自动重发;bit3:0,自动重发计数器;bit7:4,自动重发延时 250*x+86us
#define RF_CH 0x05 //RF通道,bit6:0,工作通道频率;
#define RF_SETUP 0x06 //RF寄存器;bit3:传输速率(0:1Mbps,1:2Mbps);bit2:1,发射功率;bit0:低噪声放大器增益
#define STATUS 0x07 //状态寄存器;bit0:TX FIFO满标志;bit3:1,接收数据通道号(最大:6);bit4,达到最多次重发
//bit5:数据发送完成中断;bit6:接收数据中断;
#define MAX_TX 0x10 //达到最大发送次数中断
#define TX_OK 0x20 //TX发送完成中断
#define RX_OK 0x40 //接收到数据中断
#define OBSERVE_TX 0x08 //发送检测寄存器,bit7:4,数据包丢失计数器;bit3:0,重发计数器
#define CD 0x09 //载波检测寄存器,bit0,载波检测;
#define RX_ADDR_P0 0x0A //数据通道0接收地址,最大长度5个字节,低字节在前
#define RX_ADDR_P1 0x0B //数据通道1接收地址,最大长度5个字节,低字节在前
#define RX_ADDR_P2 0x0C //数据通道2接收地址,最低字节可设置,高字节,必须同RX_ADDR_P1[39:8]相等;
#define RX_ADDR_P3 0x0D //数据通道3接收地址,最低字节可设置,高字节,必须同RX_ADDR_P1[39:8]相等;
#define RX_ADDR_P4 0x0E //数据通道4接收地址,最低字节可设置,高字节,必须同RX_ADDR_P1[39:8]相等;
#define RX_ADDR_P5 0x0F //数据通道5接收地址,最低字节可设置,高字节,必须同RX_ADDR_P1[39:8]相等;
#define TX_ADDR 0x10 //发送地址(低字节在前),ShockBurstTM模式下,RX_ADDR_P0与此地址相等
#define RX_PW_P0 0x11 //接收数据通道0有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法
#define RX_PW_P1 0x12 //接收数据通道1有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法
#define RX_PW_P2 0x13 //接收数据通道2有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法
#define RX_PW_P3 0x14 //接收数据通道3有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法
#define RX_PW_P4 0x15 //接收数据通道4有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法
#define RX_PW_P5 0x16 //接收数据通道5有效数据宽度(1~32字节),设置为0则非法
#define FIFO_STATUS 0x17 //FIFO状态寄存器;bit0,RX FIFO寄存器空标志;bit1,RX FIFO满标志;bit2,3,保留
//bit4,TX FIFO空标志;bit5,TX FIFO满标志;bit6,1,循环发送上一数据包.0,不循环;
2、写NRF寄存器函数
//通过SPI写寄存器
rt_uint8_t NRF24L01_Write_Reg(rt_uint8_t regaddr,rt_uint8_t data)
{
rt_uint8_t status;
status = rt_spi_send_then_send(spi_dev_nrf24l01,®addr,1,&data,1);
return(status); //返回状态值
}
3、读寄存器函数
//读取SPI寄存器值 ，regaddr:要读的寄存器
rt_uint8_t NRF24L01_Read_Reg(rt_uint8_t regaddr)
{
rt_uint8_t reg_val;
//参数1：spi设备句柄
//参数2：要读取的地址（发送数据缓冲区）
//参数3：发送字节数
//参数4：接收数据缓冲区
//参数5：接收字节数
rt_spi_send_then_recv(spi_dev_nrf24l01,®addr,1,®_val,1);
return(reg_val); //返回状态值
}
4、写数据函数
这个函数跟上面写寄存器函数的区别是：
- 写寄存器函数一次写入一个字节，因为我们写寄存器是为了写控制指令进行NRF的配置。
- 写数据函数一次写入多个字节，这个函数是用于向发送FIFO中写要发送的数据的。
//在指定位置写指定长度的数据
//*pBuf:数据指针
rt_uint8_t NRF24L01_Write_Buf(rt_uint8_t regaddr, rt_uint8_t *pBuf, rt_uint8_t datalen)
{
rt_uint8_t status;
status = rt_spi_send_then_send(spi_dev_nrf24l01,®addr,1,pBuf,datalen);
return status; //返回读到的状态值
}
5、读数据函数
读出接收到的数据，存入指定的BUFF中
//在指定位置读出指定长度的数据
//*pBuf:数据指针
//返回值,此次读到的状态寄存器值
rt_uint8_t NRF24L01_Read_Buf(rt_uint8_t regaddr,rt_uint8_t *pBuf,rt_uint8_t datalen)
{
rt_uint8_t status;
status = rt_spi_send_then_recv(spi_dev_nrf24l01,®addr,1,pBuf,datalen);
return status; //返回读到的状态值
}
6、启动NRF24L01发送一次数据
//启动NRF24L01发送一次数据
//txbuf:待发送数据首地址
//返回值:发送完成状况
rt_uint8_t NRF24L01_TxPacket(rt_uint8_t *txbuf)
{
rt_uint8_t state;
Clr_NRF24L01_CE;
NRF24L01_Write_Buf(WR_TX_PLOAD,txbuf,TX_PLOAD_WIDTH);//写数据到TX BUF 32个字节
Set_NRF24L01_CE; //启动发送
while(READ_NRF24L01_IRQ!=0); //等待发送完成
state=NRF24L01_Read_Reg(STATUS); //读取状态寄存器的值
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+STATUS,state); //清除TX_DS或MAX_RT中断标志
if(state&MAX_TX) //达到最大重发次数
{
NRF24L01_Write_Reg(FLUSH_TX,0xff); //清除TX FIFO寄存器
return MAX_TX;
}
if(state&TX_OK) //发送完成
{
return SUCCESS;
}
return 1; //其他原因发送失败
}
7、启动NRF24L01读取一次数据
//启动NRF24L01读取一次数据
//txbuf:待发送数据首地址
//返回值:0，接收完成；其他，错误代码
rt_uint8_t NRF24L01_RxPacket(rt_uint8_t *rxbuf)
{
rt_uint8_t state;
state=NRF24L01_Read_Reg(STATUS); //读取状态寄存器的值
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+STATUS,state); //清除TX_DS或MAX_RT中断标志
if(state&RX_OK) //接收到数据
{
NRF24L01_Read_Buf(RD_RX_PLOAD,rxbuf,RX_PLOAD_WIDTH);//读取数据
NRF24L01_Write_Reg(FLUSH_RX,0xff); //清除RX FIFO寄存器
return SUCCESS;
}
return 1; //没收到任何数据
}
8、设置NRF为接收模式
//该函数初始化NRF24L01到RX模式
//设置RX地址,写RX数据宽度,选择RF频道,波特率和LNA HCURR
//当CE变高后,即进入RX模式,并可以接收数据了
void RX_Mode(void)
{
Clr_NRF24L01_CE;
//写RX节点地址
NRF24L01_Write_Buf(SPI_WRITE_REG+RX_ADDR_P0,(rt_uint8_t*)RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH);
//使能通道0的自动应答
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+EN_AA,0x01);
//使能通道0的接收地址
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+EN_RXADDR,0x01);
//设置RF通信频率
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+RF_CH,45); //(要改单机控制，就把45改成跟遥控器单独一样的。就可以单机控制了)
//选择通道0的有效数据宽度
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+RX_PW_P0,RX_PLOAD_WIDTH);
//设置TX发射参数,0db增益,2Mbps,低噪声增益开启
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+RF_SETUP,0x0f);
//配置基本工作模式的参数;PWR_UP,EN_CRC,16BIT_CRC,PRIM_RX接收模式
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+CONFIG, 0x0f);
//CE为高,进入接收模式
Set_NRF24L01_CE;
}
1）这个是设置数据管道0的接收地址，一共有6个数据管道，
NRF24L01_Write_Buf(SPI_WRITE_REG+RX_ADDR_P0,(rt_uint8_t*)RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH);
2）使能数据管道0的自动应答功能，就是当该管道接收到数据后，会给发送端回一个ACK信号，表示接收到数据了。
//使能通道0的自动应答
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+EN_AA,0x01);
3)设置通信信道，也就是设置通信的频率，每一个信道都对应着不同的通信频率，当两个设备进行通信时，我们需要把这两个设备的通信信道设置成一样，他俩才能正常通信
//设置RF通信频率
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+RF_CH,45);
4）设置接收管道0的有效字节数。
//选择通道0的有效数据宽度
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+RX_PW_P0,RX_PLOAD_WIDTH);
5）射频参数设置
//设置射频参数,0db增益,2Mbps,低噪声增益开启
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+RF_SETUP,0x0f);
6)写配置寄存器，写入0x0f即为接收模式、开机模式、2字节的CRC长度、开启CRC，开启表上的三个中断。
//配置基本工作模式的参数;PWR_UP,EN_CRC,16BIT_CRC,PRIM_RX接收模式
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+CONFIG, 0x0f);
9、设置NRF为发送模式
配置过程跟上面接收模式类似，进行对比学习
//该函数初始化NRF24L01到TX模式
//设置TX地址,写TX数据宽度,设置RX自动应答的地址,填充TX发送数据,
//选择RF频道,波特率和LNA HCURR PWR_UP,CRC使能
//当CE变高后,即进入RX模式,并可以接收数据了
//CE为高大于10us,则启动发送.
void TX_Mode(void)
{
Clr_NRF24L01_CE;
//写TX节点地址
NRF24L01_Write_Buf(SPI_WRITE_REG+TX_ADDR,(rt_uint8_t*)TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH);
//设置TX节点地址,主要为了使能ACK
NRF24L01_Write_Buf(SPI_WRITE_REG+RX_ADDR_P0,(rt_uint8_t*)RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH);
//使能通道0的自动应答
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+EN_AA,0x01);
//使能通道0的接收地址
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+EN_RXADDR,0x01);
//设置自动重发间隔时间:500us + 86us;最大自动重发次数:10次
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+SETUP_RETR,0x1a);
//设置RF通道为40
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+RF_CH,45); //(要改单机控制，就把45改成跟遥控器单独一样的。就可以单机控制了)
//设置TX发射参数,0db增益,2Mbps,低噪声增益开启
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+RF_SETUP,0x0f); //0x27 250K 0x07 1M
//配置基本工作模式的参数;PWR_UP,EN_CRC,16BIT_CRC,PRIM_RX发送模式,开启所有中断
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+CONFIG,0x0e);
// CE为高,10us后启动发送
Set_NRF24L01_CE;
}
10、NRF在位检测
向发射地址寄存器中写入5个字节，在读出来，如果读出来的字节跟写进去的一样，说明NRF正常工作了，也说明SPI通信配置正确
//上电检测NRF24L01是否在位
//写5个数据然后再读回来进行比较，
//相同时返回值:0，表示在位;否则返回1，表示不在位
rt_uint8_t NRF24L01_Check(void)
{
rt_uint8_t buf[5]={0XA5,0XA5,0XA5,0XA5,0XA5};
rt_uint8_t buf1[5];
rt_uint8_t i;
NRF24L01_Write_Buf(SPI_WRITE_REG+TX_ADDR,buf,5);//写入5个字节的地址.
NRF24L01_Read_Buf(TX_ADDR,buf1,5); //读出写入的地址
for(i=0;i<5;i++)if(buf1[i]!=0XA5)break;
if(i!=5)return 1; //NRF24L01不在位
return 0; //NRF24L01在位
}
11、NRF初始化
该初始化是我对一个例程进行删减后的初始化，有含义不明的不必理会，可根据官方demo进行对比参考
void ANO_NRF_Init(rt_uint8_t model, rt_uint8_t ch)
{
rt_uint8_t a = 0x50;
rt_uint8_t b = 0x73;
Clr_NRF24L01_CE;
NRF24L01_Write_Buf(SPI_WRITE_REG+RX_ADDR_P0,(rt_uint8_t*)RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH); //写RX节点地址
NRF24L01_Write_Buf(SPI_WRITE_REG+TX_ADDR,(rt_uint8_t*)TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH); //写TX节点地址
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+EN_AA,0x01); //使能通道0的自动应答
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+EN_RXADDR,0x01); //使能通道0的接收地址
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+SETUP_RETR,0x1a); //设置自动重发间隔时间:500us;最大自动重发次数:10次 2M波特率下
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+RF_CH,ch); //设置RF通道为CHANAL
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+RF_SETUP,0x0f); //设置TX发射参数,0db增益,2Mbps,低噪声增益开启
if(model==1) //RX
{
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+RX_PW_P0,RX_PLOAD_WIDTH); //选择通道0的有效数据宽度
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG + CONFIG, 0x0f); // IRQ收发完成中断开启,16位CRC,主接收
}
else if(model==3) //RX2
{
NRF24L01_Write_Reg(FLUSH_TX,0xff);
NRF24L01_Write_Reg(FLUSH_RX,0xff);
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG + CONFIG, 0x0f); // IRQ收发完成中断开启,16位CRC,主接收
rt_spi_send(spi_dev_nrf24l01,&(a),1);
rt_spi_send(spi_dev_nrf24l01,&(b),1);
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+0x1c,0x01);
NRF24L01_Write_Reg(SPI_WRITE_REG+0x1d,0x06);
}
Set_NRF24L01_CE;
}
12、在主函数中进行NRF初始化以及在位检测后，设置NRF为发送模式，然后发送0~4的数据
int main(void)
{
rt_uint8_t tmp_buf[33];
NRF24L01_Configuration(); //初始化io口，配置spi
//进行nrf24l01在位检测
do
{
ANO_NRF_Init(3,0);
}while(NRF24L01_Check());
TX_Mode();//设置发射模式
for (int i = 0; i < 5; i++) {
tmp_buf[i] = i; // 或者任何其他你想要的值
}
while(1)
{
NRF24L01_TxPacket(tmp_buf);
rt_thread_mdelay(200);
}
return RT_EOK;
}
13、发送端完整代码
/*
* Copyright (c) 2006-2023, RT-Thread Development Team
*
* SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
*
* Change Logs:
* Date Author Notes
* 2023-12-21 RT-Thread first version
*/
#include 14、因为只使用到了数据管道0，所以可以看到发送地址跟接收地址是相同的
//配对密码
const uint8_t TX_ADDRESS[]= {0xAA,0xBB,0xCC,0x00,0x01}; //本地地址
const uint8_t RX_ADDRESS[]= {0xAA,0xBB,0xCC,0x00,0x01}; //接收地址RX_ADDR_P0 == TX_ADDR
接收端代码编写
1、接收端的代码有关NRF的部分只在主函数中跟发射端不同，设置NRF为接收模式后，把接收到的数据通过串口打印出来，查看是不是发送端发的0~4
int main(void)
{
rt_uint8_t tmp_buf[33];
NRF24L01_Configuration(); //初始化io口，配置spi
//进行nrf24l01在位检测
do
{
ANO_NRF_Init(3,0);
}while(NRF24L01_Check());
RX_Mode(); //设置接收模式
while(1)
{
if(NRF24L01_RxPacket(tmp_buf)==0)//一旦接收到信息,则显示出来.
{
rt_kprintf("%d%d%d%d%d\r\n", tmp_buf[0],tmp_buf[1],tmp_buf[2],tmp_buf[3],tmp_buf[4]);
}
rt_thread_mdelay(200);
}
return RT_EOK;
}
2、接收端完整代码
/*
* Copyright (c) 2006-2023, RT-Thread Development Team
*
* SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
*
* Change Logs:
* Date Author Notes
* 2023-12-21 RT-Thread first version
*/
#include 实验结果
把接收端的接收到的数据通过串口打印输出，可以看到能成功接收到0~4的数据，故通信成功
