目录 nRF24L01无线模块1 主要特性GFSK调制: 硬件集成OSI链路层; 具有自动应答和自动再发射功能; 片内自动生成报头和CRC校验码; 数据传输率为l Mb/s或2Mb/s; SPI速率为0 Mb/s~10 Mb/s; 125个频道: 与其他nRF24系列射频器件相兼容; QFN20引脚4 mm×4 mm封装; 供电电压为1.9 V~3.6 V。 2 引脚功能及描述nRF24L01的封装及引脚排列如图1、2所示。各引脚功能如下: CE:使能发射或接收; CSN,SCK,MOSI,MISO:SPI引脚端,微处理器可通过此引脚配置nRF24L01: IRQ:中断标志位; VDD:电源输入端; VSS:电源地: VDD_PA:为功率放大器供电,输出为1.8 V; ANT1,ANT2:天线接口; IREF:参考电流输入。
3 工作模式通过配置寄存器可将nRF241L01配置为发射、接收、空闲及掉电四种工作模式,如表1所示。
待机模式1主要用于降低电流损耗,在该模式下晶体振荡器仍然是工作的; 待机模式2则是在当FIFO寄存器为空且CE=1时进入此模式; 待机模式下,所有配置字仍然保留。 在掉电模式下电流损耗最小,同时nRF24L01也不工作,但其所有配置寄存器的值仍然保留。 4 工作原理发射数据时,首先将nRF24L01配置为发射模式:接着把接收节点地址TX_ADDR和有效数据TX_PLD按照时序由SPI口写入nRF24L01缓存区,TX_PLD必须在CSN为低时连续写入,而TX_ADDR在发射时写入一次即可,然后CE置为高电平并保持至少10μs,延迟130μs后发射数据;若自动应答开启,那么nRF24L01在发射数据后立即进入接收模式,接收应答信号(自动应答接收地址应该与接收节点地址TX_ADDR一致)。如果收到应答,则认为此次通信成功,TX_DS置高,同时TX_PLD从TX FIFO中清除;若未收到应答,则自动重新发射该数据(自动重发已开启),若重发次数(ARC)达到上限,MAX_RT置高,TX FIFO中数据保留以便再次重发;MAX_RT或TX_DS置高时,使IRQ变低,产生中断,通知MCU。最后发射成功时,若CE为低则nRF24L01进入空闲模式1;若发送堆栈中有数据且CE为高,则进入下一次发射;若发送堆栈中无数据且CE为高,则进入空闲模式2。 接收数据时,首先将nRF24L01配置为接收模式,接着延迟130μs进入接收状态等待数据的到来。当接收方检测到有效的地址和CRC时,就将数据包存储在RX FIFO中,同时中断标志位RX_DR置高,IRQ变低,产生中断,通知MCU去取数据。若此时自动应答开启,接收方则同时进入发射状态回传应答信号。最后接收成功时,若CE变低,则nRF24L01进入空闲模式1。 5 配置字SPI口为同步串行通信接口,最大传输速率为10 Mb/s,传输时先传送低位字节,再传送高位字节。但针对单个字节而言,要先送高位再送低位。与SPI相关的指令共有8个,使用时这些控制指令由nRF24L01的MOSI输入。相应的状态和数据信息是从MISO输出给MCU。 nRF24L0l所有的配置字都由配置寄存器定义,这些配置寄存器可通过SPI口访问。nRF24L01 的配置寄存器共有25个,常用的配置寄存器如表2所示。
6 nRF24L01应用原理框图 图(2) 6 跳频功能实现由于2.4G频段没有使用授权限制,目前家用电器、手机、无线网络都集中在此频段,干扰问题难以避免。如何避开在家庭市场中易与其它无线传输间(Bluetooth、HomeRF)发生干扰成了首要解决的问题。 跳频技术 (Frequency-Hopping Spread Spectrum; FHSS)是在2.4GHz频带以一定的频宽将其划分为若干个无线电频率信道(Radio Frequency Channel;RFC),并且以使用接收和发送两端一样的频率跳跃模式(Frequency Hopping)来接发讯号及防止数据撷取。其工作原理是,收发双方传输信号的载波按照预定规律进行离散变化。以达到避开干扰,完成传输。简单的说,跳频技术FHSS不是抑制干扰而是容忍干扰。图3是跳频实现的流程图。 图 (3) |
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