原创 NRF24L01快速无线数传模块

(YC)RF-24L01 开发指南<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

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2007年8月8日

一、模块介绍

<?xml:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" />

YC-RF<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />24L01(PCB) (尺寸：37mm X 18mm  板厚：1.6mm)

YC-RF24L01(外接天线) (尺寸：30mm X 18mm  板厚：1.6mm)

(1) 2.4Ghz 全球开放ISM 频段免许可证使用

(2) 最高工作速率2Mbps，高效GFSK调制，抗干扰能力强，特别适合工业控制场合

(3) 126 频道，满足多点通信和跳频通信需要

(4) 内置硬件CRC 检错和点对多点通信地址控制

(5) 低功耗1.9 - 3.6V 工作，待机模式下状态为22uA；掉电模式下为900nA

(6) 内置2.4Ghz 天线，体积小巧 34mm X 17mm

(7) 模块可软件设地址，只有收到本机地址时才会输出数据（提供中断指示)，可直接接各种单片机使用，软件编程非常方便

(8) 内置专门稳压电路，使用各种电源包括DC/DC 开关电源均有很好的通信效果

(9) 标准DIP间距接口，便于嵌入式应用

(10)工作于Enhanced ShockBurst 具有Automatic packet handling, Auto packet transaction handling,具有可选的内置包应答机制，极大的降低丢包率。

（11）          与51系列单片机P0口连接时候，需要加10K的上拉电阻,与其余口连接不需要。

（12）          其他系列的单片机，如果是5V的，请参考该系列单片机IO口输出电流大小，如果超过10mA，需要串联电阻分压，否则容易烧毁模块! 如果是3.3V的，可以直接和RF2401模块的IO口线连接。比如AVR系列单片机如果是5V的，一般串接2K的电阻。

二、接口电路

说明：

(1)        VCC脚接电压范围为 1.9V~3.6V之间，不能在这个区间之外，超过3.6V将会烧毁模块。推荐电压3.3V左右。

(2)        除电源VCC和接地端，其余脚都可以直接和普通的5V单片机IO口直接相连，无需电平转换。当然对3V左右的单片机更加适用了。

(3)        硬件上面没有SPI的单片机也可以控制本模块，用普通单片机IO口模拟SPI不需要单片机真正的串口介入，只需要普通的单片机IO口就可以了，当然用串口也可以了。

(4)        9脚接地脚,需要和母板的逻辑地连接起来；2脚和9脚悬空。

(5)        排针间距为100mil,标准DIP插针，如果需要其他封装接口，比如密脚插针，或者其他形式的接口，可以联系我们定做。

三、模块结构和引脚说明

   YC-RF24L01模块使用Nordic公司的nRF24L01芯片开发而成。

四、工作方式

YC-RF24L01有工作模式有四种：

收发模式

配置模式

空闲模式

关机模式

工作模式由PWR_UP register 、PRIM_RX register和CE决定，详见下表。

4.1 收发模式

收发模式有Enhanced ShockBurstTM收发模式、 ShockBurstTM收发模式和直接收发模式三种，收发模式由器件配置字决定，具体配置将在器件配置部分详细介绍。

4.1.1 Enhanced  ShockBurstTM收发模式

Enhanced  ShockBurstTM收发模式下，使用片内的先入先出堆栈区，数据低速从微控制器送入，但高速(1Mbps)发射，这样可以尽量节能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射频数据发射速率。与射频协议相关的所有高速信号处理都在片内进行，这种做法有三大好处：尽量节能；低的系统费用(低速微处理器也能进行高速射频发射)；数据在空中停留时间短，抗干扰性高。Enhanced ShockBurstTM技术同时也减小了整个系统的平均工作电流。

在Enhanced  ShockBurstTM收发模式下，YC-RF24L01自动处理字头和CRC校验码。在接收数据时，自动把字头和CRC校验码移去。在发送数据时，自动加上字头和CRC校验码，在发送模式下，置CE为高，至少10us，将时发送过程完成后。

4.1.1.1 Enhanced ShockBurstTM发射流程

A. 把接收机的地址和要发送的数据按时序送入YC-RF24L01；

B. 配置CONFIG寄存器，使之进入发送模式。
C. 微控制器把CE置高（至少10us），激发YC-RF24L01进行Enhanced ShockBurstTM发射；
D. YC-RF24L01的Enhanced ShockBurstTM发射
   (1) 给射频前端供电；
   (2)射频数据打包(加字头、CRC校验码)；
   (3) 高速发射数据包；
   (4)发射完成，YC-RF24L01进入空闲状态。
4.1.1.2 Enhanced  ShockBurstTM接收流程
A. 配置本机地址和要接收的数据包大小；
B. 配置CONFIG寄存器，使之进入接收模式，把CE置高。

C. 130us后，YC-RF24L01进入监视状态，等待数据包的到来；
D. 当接收到正确的数据包(正确的地址和CRC校验码)，YC-RF24L01自动把字头、地址和CRC校验位移去；

E. YC-RF24L01通过把STATUS寄存器的RX_DR置位(STATUS一般引起微控制器中断)通知微控制器；
F. 微控制器把数据从YC-RF24L01读出；
G. 所有数据读取完毕后，可以清除STATUS寄存器。YC-RF24L01可以进入四种主要的模式之一。

4.1.2  ShockBurstTM收发模式

ShockBurstTM收发模式可以与Nrf2401a,02,E1及E2兼容，具体表述前看本公司的YC-RF2401文档。

4.2 空闲模式

YC-RF24L01的空闲模式是为了减小平均工作电流而设计，其最大的优点是，实现节能的同时，缩短芯片的起动时间。在空闲模式下，部分片内晶振仍在工作，此时的工作电流跟外部晶振的频率有关。

4.4 关机模式

在关机模式下，为了得到最小的工作电流，一般此时的工作电流为900nA左右。关机模式下，配置字的内容也会被保持在YC-RF24L01片内，这是该模式与断电状态最大的区别。

五、配置YC-RF24L01模块

YC-RF24L01的所有配置工作都是通过SPI完成，共有30字节的配置字。

我们推荐YC-RF24L01工作于Enhanced  ShockBurstTM 收发模式，这种工作模式下，系统的程序编制会更加简单，并且稳定性也会更高，因此，下文着重介绍把YC-RF24L01配置为Enhanced  ShockBurstTM收发模式的器件配置方法。

ShockBurstTM的配置字使YC-RF24L01能够处理射频协议，在配置完成后，在YC-RF24L01工作的过程中，只需改变其最低一个字节中的内容，以实现接收模式和发送模式之间切换。

ShockBurstTM的配置字可以分为以下四个部分：

数据宽度：声明射频数据包中数据占用的位数。这使得YC-RF24L01能够区分接收数据包中的数据和CRC校验码；

地址宽度：声明射频数据包中地址占用的位数。这使得YC-RF24L01能够区分地址和数据；

地址：接收数据的地址，有通道0到通道5的地址；

CRC：使YC-RF24L01能够生成CRC校验码和解码。

当使用YC-RF24L01片内的CRC技术时，要确保在配置字(CONFIG的EN_CRC)中CRC校验被使能，并且发送和接收使用相同的协议。    

YC-RF24L01配置字的CONFIG寄存器的位描述如下表所示。
　                     YC-RF24L01 CONFIG配置字描述

六、参考源代码

参考源代码

/*

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*/

#include <reg51.h>

//<nRF2401_Pins 对应引脚>

sbit        MISO     =P1^3;

sbit        MOSI     =P1^4;

sbit  SCK     =P1^5;

sbit  CE       =P1^6;

sbit  CSN              =P3^7;

sbit  IRQ        =P1^2;

sbit    LED2    =P3^5;

sbit    LED1    =P3^4;

sbit    KEY1    =P3^0;

sbit    KEY2    =P3^1;

// SPI(nRF24L01) commands

#define READ_REG         0x00  // Define read command to register

#define WRITE_REG        0x20  // Define write command to register

#define RD_RX_PLOAD     0x61  // Define RX payload register address

#define WR_TX_PLOAD     0xA0  // DefineTX payload register address

#define FLUSH_TX         0xE1  // Define flush TX register command

#define FLUSH_RX         0xE2  // Define flush RX register command

#define REUSE_TX_PL      0xE3  // Define reuse TX payload register command

#define NOP               0xFF  // Define No Operation, might be used to read status register

//***************************************************//

// SPI(nRF24L01) registers(addresses)

#define CONFIG           0x00  // 'Config' register address

#define EN_AA            0x01  // 'Enable Auto Acknowledgment' register address

#define EN_RXADDR      0x02  // 'Enabled RX addresses' register address

#define SETUP_AW        0x03  // 'Setup address width' register address

#define SETUP_RETR      0x04  // 'Setup Auto. Retrans' register address

#define RF_CH            0x05  // 'RF channel' register address

#define RF_SETUP         0x06  // 'RF setup' register address

#define STATUS           0x07  // 'Status' register address

#define OBSERVE_TX      0x08  // 'ObserveTX' register address

#define CD                0x09  // 'Carrier Detect' register address

#define RX_ADDR_P0      0x0A  // 'RX address pipe0' register address

#define RX_ADDR_P1      0x0B  // 'RX address pipe1' register address

#define RX_ADDR_P2      0x0C  // 'RX address pipe2' register address

#define RX_ADDR_P3      0x0D  // 'RX address pipe3' register address

#define RX_ADDR_P4      0x0E  // 'RX address pipe4' register address

#define RX_ADDR_P5      0x0F  // 'RX address pipe5' register address

#define TX_ADDR         0x10  // 'TX address' register address

#define RX_PW_P0        0x11  // 'RX payload width, pipe0' register address

#define RX_PW_P1        0x12  // 'RX payload width, pipe1' register address

#define RX_PW_P2        0x13  // 'RX payload width, pipe2' register address

#define RX_PW_P3        0x14  // 'RX payload width, pipe3' register address

#define RX_PW_P4        0x15  // 'RX payload width, pipe4' register address

#define RX_PW_P5        0x16  // 'RX payload width, pipe5' register address

#define FIFO_STATUS 0x17  // 'FIFO Status Register' register address //------------------------------------------------------------

// 写一个字节到24L01，同时读出一个字节

uchar SPI_RW(uchar byte)

{

       uchar bit_ctr;

     for(bit_ctr=0;bit_ctr<8;bit_ctr++) // output 8-bit

     {

              MOSI = (byte & 0x80);         // output 'byte', MSB to MOSI

              byte = (byte << 1);           // shift next bit into MSB..

              SCK = 1;                      // Set SCK high..

              byte |= MISO;                  // capture current MISO bit

              SCK = 0;                      // ..then set SCK low again

     }

    return(byte);                         // return read byte

}

//  向寄存器reg写一个字节，同时返回状态字节

uchar SPI_RW_Reg(BYTE reg, BYTE value)

{

       uchar status;

       CSN = 0;                   // CSN low, init SPI transaction

       status = SPI_RW(reg);      // select register

       SPI_RW(value);             // ..and write value to it..

       CSN = 1;                   // CSN high again

       return(status);            // return nRF24L01 status byte

}

// 读出bytes字节的数据

uchar SPI_Read_Buf(BYTE reg, BYTE *pBuf, BYTE bytes)

{

       uchar status,byte_ctr;

       CSN = 0;                            // Set CSN low, init SPI tranaction

       status = SPI_RW(reg);                  // Select register to write to and read status byte

       for(byte_ctr=0;byte_ctr<bytes;byte_ctr++)

              pBuf[byte_ctr] = SPI_RW(0);    //

       CSN = 1;                          

       return(status);                    // return nRF24L01 status byte

}

// 写入bytes字节的数据

uchar SPI_Write_Buf(BYTE reg, BYTE *pBuf, BYTE bytes)

{

       uchar status,byte_ctr;

       CSN = 0;                  

       status = SPI_RW(reg);  

       for(byte_ctr=0; byte_ctr<bytes; byte_ctr++) //

              SPI_RW(*pBuf++);

       CSN = 1;                 // Set CSN high again

       return(status);          //

}

// 接收函数，返回1表示有数据收到，否则没有数据接受到

unsigned char nRF24L01_RxPacket(unsigned char* rx_buf)

{

    unsigned char revale="0";

    // set in RX mode

       SPI_RW_Reg(WRITE_REG + CONFIG, 0x0f);     // Set PWR_UP bit, enable CRC(2 bytes) & Prim:RX. RX_DR enabled..

    CE = 1; // Set CE pin high to enable RX device

    dalay130us();

       sta=SPI_Read(STATUS);      // read register STATUS's value

       if(RX_DR)                          // if receive data ready (RX_DR) interrupt

       {

           CE = 0;   // stand by mode

              SPI_Read_Buf(RD_RX_PLOAD,rx_buf,TX_PLOAD_WIDTH);// read receive payload from RX_FIFO buffer

              revale =1;

       }

       SPI_RW_Reg(WRITE_REG+STATUS,sta);// clear RX_DR or TX_DS or MAX_RT interrupt flag

       return revale;

}

// 发送函数

void nRF24L01_TxPacket(unsigned char * tx_buf)

{

       CE=0;

       //SPI_Write_Buf(WRITE_REG + TX_ADDR, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH);    // Writes TX_Address to nRF24L01

       //SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P0, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH); // RX_Addr0 same as TX_Adr for Auto.Ack

       SPI_Write_Buf(WR_TX_PLOAD, tx_buf, TX_PLOAD_WIDTH); // Writes data to TX payload

       SPI_RW_Reg(WRITE_REG + CONFIG, 0x0e);     // Set PWR_UP bit, enable CRC(2 bytes) & Prim:TX. MAX_RT & TX_DS enabled..

       CE=1;

       dalay10us();

    CE=0;

}

// 配置函数

void nRF24L01_Config(void)

{

       //initial io

       CE=0;   // chip enable

      CSN=1;   // Spi disable

      SCK=0;   // Spi clock line init high

    CE=0;

    SPI_RW_Reg(WRITE_REG + CONFIG, 0x0f);     // Set PWR_UP bit, enable CRC(2 bytes) & Prim:RX. RX_DR enabled..

       SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_AA, 0x01);    

       SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_RXADDR, 0x01);  // Enable Pipe0

       SPI_RW_Reg(WRITE_REG + SETUP_AW, 0x02);    // Setup address width="5" bytes

       SPI_RW_Reg(WRITE_REG + SETUP_RETR, 0x1a);  // 500us + 86us, 10 retrans...

       SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_CH, 0);       

       SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_SETUP, 0x07);   // TX_PWR:0dBm, Datarate:1Mbps, LNA:HCURR

       SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P0, RX_PLOAD_WIDTH); SPI_Write_Buf(WRITE_REG + TX_ADDR, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH);        SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P0, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH);       CE=1;  //

 }

补充：完整的代码请和我联系!

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