NRF24L01无线传输模块的单片机源码与资料分享

ID:333711 · 发表于 2018-5-19 15:44

关于无线模块，NRF24L01 是 NORDIC 公司最近生产的一款无线通信通信芯片，采用 FSK 调制，内部集成 NORDIC 自己的 Enhanced Short Burst 协议。可以实现点对点或是 1 对 6 的无线通信。
无线通信速度可以达到 2M（bps）。NORDIC 公司提供通信模块的 GERBER 文件，可以直
接加工生产。嵌入式工程师或是单片机爱好者只需要为单片机系统预留 5 个 GPIO，1 个中
断输入引脚，就可以很容易实现无线通信的功能，非常适合用来为 MCU 系统构建无线通信
功能。
NRF24L01 的框图如 Fig.1 所示，从单片机控制的角度来看，我们只需要关注 Fig.1 右面
的六个控制和数据信号，分别为 CSN、SCK、MISO、MOSI、IRQ、CE。
CSN：芯片的片选线，CSN 为低电平芯片工作。
SCK：芯片控制的时钟线（SPI 时钟）
MISO：芯片控制数据线（Master input slave output）
MOSI：芯片控制数据线（Master output slave input）
IRQ：中断信号。无线通信过程中 MCU 主要是通过 IRQ 与 NRF24L01 进行通信。
CE：芯片的模式控制线。在 CSN 为低的情况下，CE 协同 NRF24L01 的 CONFIG 寄
存器共同决定 NRF24L01 的状态（参照 NRF24L01 的状态机）。

单片机源程序如下:

/**************************************************************************************
*功能：2.4G通信测试 *
*说明：在两块开发板上分别下载此程序； *
* 按键P35 发生数据 *
* LED1 发射指示灯 *
* LED2 接受指示灯 *
* LED5-8 2.4G的I/O指示灯 *
*硬件连接： 2.4G 单片机 *
CE P1^3; *
CSN P1^4; *
IRQ P3^3; *
MISO P1^6; *
MOSI P1^5; *
SCK P1^7; *
*作者：研发中心 *
***************************************************************************************/
#include <reg51.h>
#include <api.h>
#define uchar unsigned char
/***************************************************/
#define TX_ADR_WIDTH 5 // 5字节宽度的发送/接收地址
#define TX_PLOAD_WIDTH 4 // 数据通道有效数据宽度
//#define LED P2
sbit LED1=P1^0;
sbit LED2=P1^1;
uchar code TX_ADDRESS[TX_ADR_WIDTH] = {0x34,0x43,0x10,0x10,0x01}; // 定义一个静态发送地址
uchar RX_BUF[TX_PLOAD_WIDTH];
uchar TX_BUF[TX_PLOAD_WIDTH];
uchar flag;
uchar DATA = 0x01;
uchar bdata sta;
sbit RX_DR = sta^6;
sbit TX_DS = sta^5;
sbit MAX_RT = sta^4;
sbit KEY=P3^5;
/**************************************************/
/**************************************************
函数: init_io()
描述:
初始化IO
/**************************************************/
void init_io(void)
{
CE = 0; // 待机
CSN = 1; // SPI禁止
SCK = 0; // SPI时钟置低
IRQ = 1; // 中断复位
// LED = 0xff; // 关闭指示灯
LED1=1;
LED2=1;
}
/**************************************************/
/**************************************************
函数：delay_ms()
描述：
延迟x毫秒
/**************************************************/
void delay_ms(uchar x)
{
uchar i, j;
i = 0;
for(i=0; i<x; i++)
{
j = 250;
while(--j);
j = 250;
while(--j);
}
}
/**************************************************/
/**************************************************
函数：SPI_RW()
描述：
根据SPI协议，写一字节数据到nRF24L01，同时从nRF24L01
读出一字节
/**************************************************/
uchar SPI_RW(uchar byte)
{
uchar i;
for(i=0; i<8; i++) // 循环8次
{
MOSI = (byte & 0x80); // byte最高位输出到MOSI
byte <<= 1; // 低一位移位到最高位
SCK = 1; // 拉高SCK，nRF24L01从MOSI读入1位数据，同时从MISO输出1位数据
byte |= MISO; // 读MISO到byte最低位
SCK = 0; // SCK置低
}
return(byte); // 返回读出的一字节
}
/**************************************************/
/**************************************************
函数：SPI_RW_Reg()
描述：
写数据value到reg寄存器
/**************************************************/
uchar SPI_RW_Reg(uchar reg, uchar value)
{
uchar status;
CSN = 0; // CSN置低，开始传输数据
status = SPI_RW(reg); // 选择寄存器，同时返回状态字
SPI_RW(value); // 然后写数据到该寄存器
CSN = 1; // CSN拉高，结束数据传输
return(status); // 返回状态寄存器
}
/**************************************************/
/**************************************************
函数：SPI_Read()
描述：
从reg寄存器读一字节
/**************************************************/
uchar SPI_Read(uchar reg)
{
uchar reg_val;
CSN = 0; // CSN置低，开始传输数据
SPI_RW(reg); // 选择寄存器
reg_val = SPI_RW(0); // 然后从该寄存器读数据
CSN = 1; // CSN拉高，结束数据传输
return(reg_val); // 返回寄存器数据
}
/**************************************************/
/**************************************************
函数：SPI_Read_Buf()
描述：
从reg寄存器读出bytes个字节，通常用来读取接收通道
数据或接收/发送地址
/**************************************************/
uchar SPI_Read_Buf(uchar reg, uchar * pBuf, uchar bytes)
{
uchar status, i;
CSN = 0; // CSN置低，开始传输数据
status = SPI_RW(reg); // 选择寄存器，同时返回状态字
for(i=0; i<bytes; i++)
pBuf[i] = SPI_RW(0); // 逐个字节从nRF24L01读出
CSN = 1; // CSN拉高，结束数据传输
return(status); // 返回状态寄存器
}
/**************************************************/
/**************************************************
函数：SPI_Write_Buf()
描述：
把pBuf缓存中的数据写入到nRF24L01，通常用来写入发
射通道数据或接收/发送地址
/**************************************************/
uchar SPI_Write_Buf(uchar reg, uchar * pBuf, uchar bytes)
{
uchar status, i;
CSN = 0; // CSN置低，开始传输数据
status = SPI_RW(reg); // 选择寄存器，同时返回状态字
for(i=0; i<bytes; i++)
SPI_RW(pBuf[i]); // 逐个字节写入nRF24L01
CSN = 1; // CSN拉高，结束数据传输
return(status); // 返回状态寄存器
}
/**************************************************/
/**************************************************
函数：RX_Mode()
描述：
这个函数设置nRF24L01为接收模式，等待接收发送设备的数据包
/**************************************************/
void RX_Mode(void)
{
CE = 0;
SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P0, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH); // 接收设备接收通道0使用和发送设备相同的发送地址
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_AA, 0x01); // 使能接收通道0自动应答
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_RXADDR, 0x01); // 使能接收通道0
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_CH, 40); // 选择射频通道0x40
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P0, TX_PLOAD_WIDTH); // 接收通道0选择和发送通道相同有效数据宽度
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_SETUP, 0x07); // 数据传输率1Mbps，发射功率0dBm，低噪声放大器增益
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + CONFIG, 0x0f); // CRC使能，16位CRC校验，上电，接收模式
CE = 1; // 拉高CE启动接收设备
}
/**************************************************/
/**************************************************
函数：TX_Mode()
描述：
这个函数设置nRF24L01为发送模式，（CE=1持续至少10us），
130us后启动发射，数据发送结束后，发送模块自动转入接收
模式等待应答信号。
/**************************************************/
void TX_Mode(uchar * BUF)
{
CE = 0;
SPI_Write_Buf(WRITE_REG + TX_ADDR, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH); // 写入发送地址
SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P0, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH); // 为了应答接收设备，接收通道0地址和发送地址相同
SPI_Write_Buf(WR_TX_PLOAD, BUF, TX_PLOAD_WIDTH); // 写数据包到TX FIFO
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_AA, 0x01); // 使能接收通道0自动应答
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_RXADDR, 0x01); // 使能接收通道0
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + SETUP_RETR, 0x0a); // 自动重发延时等待250us+86us，自动重发10次
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_CH, 40); // 选择射频通道0x40
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_SETUP, 0x07); // 数据传输率1Mbps，发射功率0dBm，低噪声放大器增益
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + CONFIG, 0x0e); // CRC使能，16位CRC校验，上电
CE = 1;
}
/**************************************************/
/**************************************************
函数：Check_ACK()
描述：
检查接收设备有无接收到数据包，设定没有收到应答信
号是否重发
/**************************************************/
uchar Check_ACK(bit clear)
{
while(IRQ);
sta = SPI_RW(NOP); // 返回状态寄存器
if(MAX_RT)
if(clear) // 是否清除TX FIFO，没有清除在复位MAX_RT中断标志后重发
SPI_RW(FLUSH_TX);
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + STATUS, sta); // 清除TX_DS或MAX_RT中断标志
IRQ = 1;
if(TX_DS)
return(0x00);
else
return(0xff);
}
/**************************************************/
/**************************************************
函数：CheckButtons()
描述：
检查按键是否按下，按下则发送一字节数据
/**************************************************/
void CheckButtons()
{
if(KEY==0)
{
delay_ms(20);
if(KEY==0)
{
TX_BUF[0] = DATA; // 数据送到缓存
TX_Mode(TX_BUF); // 把nRF24L01设置为发送模式并发送数据
LED1=0;
Check_ACK(1); // 等待发送完毕，清除TX FIFO
delay_ms(250);
delay_ms(250);
LED1 = 1; // 关闭LED
RX_Mode(); // 设置为接收模式
while(!KEY);
DATA <<= 1;
if(!DATA)
DATA = 0x01;
}
}
}
/**************************************************/
/**************************************************
函数：main()
描述：
主函数
/**************************************************/
void main(void)
{
init_io(); // 初始化IO
RX_Mode(); // 设置为接收模式
while(1)
{
CheckButtons(); // 按键扫描
sta = SPI_Read(STATUS); // 读状态寄存器
if(RX_DR) // 判断是否接受到数据
{
SPI_Read_Buf(RD_RX_PLOAD, RX_BUF, TX_PLOAD_WIDTH); // 从RX FIFO读出数据
flag = 1;
}
SPI_RW_Reg(WRITE_REG + STATUS, sta); // 清除RX_DS中断标志
if(flag) // 接受完成
{
flag = 0; // 清标志
LED2 = 0;//RX_BUF[0]; // 数据送到LED显示
delay_ms(250);
delay_ms(250);
LED2 = 1;//0xff; // 关闭LED
}
}
}
/**************************************************/